Анализ изменения коэффициента инактивации серотонина в структурах головного мозга при одновременном моделировании хронической нейрогенной боли и злокачественной неоплазии

Анализ изменения коэффициента инактивации серотонина в структурах головного мозга при одновременном моделировании хронической нейрогенной боли и злокачественной неоплазии

Автор: И.М. Котиева, Е.М. Франциянц, С.В. Шлык, Н.В. Дроботя, М.В. Гулян, М.А. Додохова

Журнал: Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины @cardiotomsk

Рубрика: Экспериментальные исследования

Статья в выпуске: 1 т.38, 2023 года.

Бесплатный доступ

Введение. Хронический болевой синдром при развитии злокачественных новообразований имеет сложный полиэтиологический характер. Изучение патогенетических механизмов боли на фоне роста перевиваемой опухоли в эксперименте может открыть широкие перспективы для создания новых отечественных анальгезирующих препаратов для применения в онкологии. Цель исследования: изучить коэффициент инактивации серотонина (КИС) – соотношение серотонина (S) и его основного метаболита – 5-гидроксииндолуксусной кислоты (S-OH) в зонах головного мозга (кора, гипоталамус) при одновременном моделировании хронической нейрогенной боли и злокачественной неоплазии. Материал и методы. Работа проведена на белых беспородных крысах (самцах). Для создания модели хронической боли (ХБ) было выполнено лигирование седалищного нерва по методике В.В. Кравцова в модификации. Для моделирования злокачественной неоплазии была использована крысиная саркома М-1. На основном этапе исследования животные были разделены на 4 группы: контрольная, две группы сравнения (модельная хроническая боль, стандартная перевивка саркомы М-1), опытная (сочетанное моделирование ХБ и онкологического процесса). Животные второй, третьей и четвертой группы подвергались эвтаназии последовательно на 2-й и 3-й нед. развития опухолевого процесса. Результаты. Хронический болевой синдром нарушает процесс обмена серотонина: снижение КИС в коре головного мозга экспериментальных животных было более значительным на 48% (14-е сут) и 72% (21-е сут). Развитие онкологического процесса в группах сравнения (группы 3а и 3б) сопровождается снижением уровня КИС, более выраженным на 21-е сут развития саркомы М-1: в гипоталамусе – на 37%, в коре головного мозга на 41%. При одновременном моделировании хронической нейрогенной боли и злокачественной неоплазии отмечены самые низкие значения исследуемого показателя, уменьшение составило в коре головного мозга 75% (группа 4а) и 87% (группа 4б). Обсуждение. Хроническая нейрогенная боль и развитие саркомы М-1 в изолированных вариантах моделирования вызывают значительное снижение КИС в гипоталамусе и коре головного мозга за счет нарушений образования серотонина. Более выраженный срыв работы серотониновой медиаторной системы отмечен в коре головного мозга, что приводит к снижению адаптационных возможностей организма к боли и нарушению регуляторных механизмов метаболизма. Выводы. Модификация обмена серотонина может рассматриваться в качестве потенциальной терапевтической мишени для лечения хронического болевого синдрома в онкологии.

Еще

Хроническая нейрогенная боль, саркома М-1, серотонин, 5-оксииндолуксусная кислота, злокачественные новообразования

Короткий адрес: https://sciup.org/149141591

IDR: 149141591   |   УДК: 616-009.7-036.12:616-006]-021.6-02:616.831-07:577.175.823   |   DOI: 10.29001/2073-8552-2023-38-1-133-139

Analysis of changes in the serotonin inactivation coeffi cient in brain structures with simultaneous modeling of chronic neurogenic pain and malignant neoplasia

Introduction. Chronic pain syndrome in the development of malignant neoplasms has a complex polyethological character. The study of the pathogenetic mechanisms of pain during the growth of the transplanted tumor in the experiment can open up broad perspectives for the creation of new domestic analgesic drugs for use in oncology. Aim: To study the serotonin inactivation coeffi cient (SIC), the ratio of serotonin (S) and its main metabolite 5-hydroxyindolacetic acid (S-OH) in brain areas (cortex, hypothalamus) with simultaneous modeling of chronic neurogenic pain and malignant neoplasia. Material and Methods. The study involved white mongrel rats (males). To create a model of chronic pain (CP), ligation of the sciatic nerve was performed according to the method of V.V. Kravtsova in modifi cation. Rat sarcoma M-1 was used to simulate malignant neoplasia. At the main stage of the study, the animals were divided into 4 groups: control, two comparison groups (model of chronic pain, standard M-1 sarcoma grafting) and experimental (combined modeling of CP and oncological process). Animals of the second, third and fourth groups were euthanized sequentially at the 2nd and 3rd weeks of the development of the tumor process. Results. Chronic pain syndrome disrupts the process of serotonin metabolism: the decrease in SIC in the cerebral cortex of experimental animals was more signifi cant by 48% (day 14) and 72% (day 21). The development of the oncological process in comparison groups (groups 3a and 3b) is accompanied by a decrease in the level of SIC, more signifi cant at the 21th day of M-1 sarcoma development: by 37% in the hypothalamus, by 41% in the cerebral cortex. With simultaneous modeling of chronic neurogenic pain and malignant neoplasia, the lowest values of the studied indicator were noted, the decrease was 75% in the cerebral cortex (group 4a) and 87% (group 4b). Discussion. Chronic neurogenic pain and M-1 sarcoma development in isolated modeling variants cause a signifi cant decrease in SIC in hypothalamus and cerebral cortex due to disorders of serotonin formation. A more signifi cant disruption of the serotonin mediator system was noted in cerebral cortex which leads to a decrease in the body’s adaptive capabilities to pain and a disruption of the regulatory mechanisms of metabolism. Conclusion. Modifi cation of serotonin metabolism can be considered as a potential therapeutic target for the treatment of chronic pain syndrome in oncology.

Еще

Список литературы Анализ изменения коэффициента инактивации серотонина в структурах головного мозга при одновременном моделировании хронической нейрогенной боли и злокачественной неоплазии

  • Когония Л.М., Новиков Г.А., Орлова Р.В., Сидоров А.В., Королева И.А., Сакаева Д.Д. Практические рекомендации по лечению хронического болевого синдрома у взрослых онкологических больных. Злокачественные опухоли. 2021;11(3S2-2):167–186. [Kogonia L.M., Novikov G.A., Orlova R.V., Sidorov A.V., Koroleva I.A., Sakaeva D.D. Practical recommendations for the treatment of chronic pain syndrome in adult cancer patients. Malignant Тumors. 2021;11(3S2-2):167–186. (In Russ.)]. DOI: 10.18027/2224-5057-2021-11-3s2-49.
  • Игонькина С.И. Модуляция невропатической боли антителами к нейромедиаторам. Российский журнал боли. 2011;(2(31)):9–12. [Igonkina S.I. Modulation of neuropathic pain by antibodies to neurotransmitters. Russian Journal of Pain. 2011;(2(31)):9–12. (In Russ.)]. URL: https://painrussia.ru/russian-Journal-of-Pain/31%2011.pdf (15.12.2022).
  • Бонь Е.И., Зиматкин С.М. Структурная и нейромедиаторная организация различных отделов коры головного мозга. Вестник Смоленской государственной медицинской академии. 2018;17(2):85–92. [Bon E.I., Zimatkin S.M. Structural and neurotransmitter organization of various departments of the cerebral cortex. Bulletin of the Smolensk State Medical Academy. 2018;17(2):85–92. (In Russ.)]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/strukturnaya-i-neyromediatornaya-organizatsiya-razlichnyh-otdelov-kory-golovnogo-mozga.pdf (15.12.2022).
  • Malfliet A., Leysen L., Pas R., Kuppens K., Nijs J., Van Wilgen Р. et al. Modern pain neuroscience in clinical practice: used for post-cancer, pediatric and sports pain. Braz. Ј. Phys. Ther. 2017;21(4):225–232. DOI: 10.1016/j.bjpt.2017.05.009.
  • Кит О.И., Франциянц Е.М., Каплиева И.В., Трепитаки Л.К., Котиева И.М. Способ модификации хронической болью злокачественного роста меланомы В16 у мышей. Патент на изобретение RU 2650587 C1, 16.04.2018. Заявка № 2017114818 от 26.04.2017. [Kit O.I., Franzyants E.M., Kaplieva I.V., Trepitaki L.K., Kotieva I.M. A method of modifi cation by chronic pain of malignant growth of melanoma B16 in mice. Patent for the invention RU 2650587 C1, 04/16/2018.Application no. 2017114818 dated 04/26/2017. (In Russ.)].
  • Слепушкин В.Д., Колесников А.Н., Саламов Р.З., Калоева С.К., Цориев Г.В. Активация компонентов антиноцицептивной системы как способ снижения назначения опиоидов в периоперационном периоде. Вестник неотложной и восстановительной хирургии. 2021;6(10):150–161. [Slepushkin V.D., Kolesnikov A.N., Salamov R.Z., Kaloeva S.K., Tsoriev G.V. Activation of antinociceptive system components as a way to reduce opioid prescribing in the perioperative period. Bulletin of Emergency and Reconstructive Surgery. 2021;6(10):150–161. (In Russ.)].
  • Кривопалов С.А., Юшков Б.Г., Быкова М.Ю., Забегалов К.Н. Половые отличия пула свободных аминокислот-нейромедиаторов у крыс Крушинского-Молодкиной. Биомедицинская химия. 2020;66(2):124–129. [Krivopalov S.A., Yushkov B.G., Bykova M.Yu., Zabegalov K.N. Sexual diff erences in the pool of free amino acids-neurotransmitters in Krushinsky-Molodkina rats. Biomedical Сhemistry. 2020;66(2):124–129. (In Russ.)]. DOI: 10.18097/PBMC20206602124.
  • Синцова С.В., Вотинцев А.Е. Психологические аспекты отношения к боли при соматических заболеваниях. Российский журнал боли. 2020;18(СВ):90–91. [Sintsova S.V., Votintsev A.E. Psychological aspects of the attitude to pain in somatic diseases. Russian Journal of Pain. 2020;18(SI):90–91. (In Russ.)]. URL: https://painrussia.ru/russian-Journal-of-Pain/SE%2020.pdf (15.12.2022).
  • Tamano R., Ishida M., Asaki T., Hasegawa M., Shinohara S. Eff ect of spinal monoaminergic neuronal system dysfunction on pain threshold in rats, and the analgesic eff ect of serotonin and norepinephrine reuptake inhibitors. Neurosci. Lett. 2016;(615):78–82. DOI: 10.1016/ineulet2016.01.025.
  • Сиволап Ю.П. Ингибиторы обратного захвата серотонина и норадреналина в психиатрии и неврологии. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2021;121(8):141–146. [Sivolap Yu.P. Serotonin and norepinephrine reuptake inhibitors in psychiatry and neurology. Journal of Neurology and Psychiatry named after S.S. Korsakov. 2021;121(8):141–146. (In Russ.)]. DOI: 10.17116/jnevro2021121081141.
  • Schneider M.A., Heeb L., Beffi nger M.M., Pantelyushin S., Linecker M., Roth L. et al. Attenuation of peripheral serotonin inhibits tumor growth and enhances immune checkpoint blockade therapy in murine tumor models. Sci. Transl. Med. 2021;13(611):eabc8188. DOI: 10.1126/scitranslmed.abc8188.
  • Fields A.M., Welle K., Ho E.S., Mesaros C., Susiarjo M. Vitamin B6 defi ciency disrupts serotonin signaling in pancreatic islets and induces gestational diabetes in mice. Commun. Biol. 2021;4:421. DOI: 10.1038/s42003-021-01900-0.
  • Schwarcz R., Stone T.W. The kynurenine pathway and the brain: Challenges, controversies and promises. Neuropharmacology. 2017;112(Pt B):237–247. DOI: 10.1016/j.neuropharm.2016.08.003.
  • Yan Z., Rein B. Mechanisms of synaptic transmission dysregulation in the prefrontal cortex: pathophysiological implications. Mol. Psychiatry. 2022;27(1):445–465. DOI: 10.1038/s41380-021-01092-3.
  • Lovelace M.D., Varney B., Sundaram G., Lennon M.J., Lim C.K., Jacobs K. et al. Recent evidence for an expanded role of the kynurenine pathway of tryptophan metabolism in neurological diseases. Neuropharmacology. 2017;112(Pt B):373–388. DOI: 10.1016/j.neuropharm.2016.03.024.
  • Gáspár R., Halmi D., Demján V., Berkecz R., Pipicz M., Csont T. Kynurenine Pathway Metabolites as Potential Clinical Biomarkers in Coronary Artery Disease. Front. Immunol. 2022;12:768560. DOI: 10.3389/fi mmu.2021.768560.
  • Хu Y., Lin D., Yu X., Xiе Х., Wang L., Lian L. et al. Antinociceptive action of ferulic acid on neuropathic pains: involvement of the descending monoaminersic system and opioid receptors. Oncotarget. 2016;7:20455–20468. DOI: 10.18632/oncotarget.7973.
  • Li S., Sun Y., Gao D. Role of the nervous system in cancer metastasis (Review). Oncol. Letters. 2013;5(4):1101–1111. DOI: 10.3892/ol.2013.1168.
  • Овсянников В.Г., Бойченко А.Е., Алексеев В.В., Каплиев А.В., Шумарин А.Е., Котиева И.М. и др. Антиноцицептивная система. Эндогенные механизмы обезболивания. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2019;63(4):130–136. [Ovsyannikov V.G., Boychenko A.E., Alekseev V.V., Kapliev A.V., Shumarin A.E., Kotieva I.M. et al. Antinociceptive system. Endogenous mechanisms of analgesia. Pathological Hhysiology and Experimental Therapy. 2019;63(4):130–136. (In Russ.)]. DOI: 10.25557/0031-2991.2019.04.130-136.
  • Balakrishna P., George S., Hatoum H., Mukherjee S. Serotonin Pathway in Cancer. Int. J. Mol. Sci. 2021;22(3):1268–1274. DOI: 10.3390/ijms22031268.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp