Анализ морфометрических и фрактальных свойств фазово-контрастных изображений нативных и апоптотически измененных клеток MCF-7
Автор: Баяндин Ю.В., Никитюк А.С., Воронина А.О., Белоглазова Ю.А., Гагарских О.Н., Гришко В.В., Наймарк О.Б.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 3 (89) т.24, 2020 года.
Бесплатный доступ
Определены морфометрические и фрактальные характеристики нативных и апоптотических клеток MCF-7 на основе анализа фазово-контрастных изображений, полученных с использованием лазерной интерференционной микроскопии. Клетки MCF-7 культивировались в стандартных условиях. Фазовые изображения клеток получены с использованием лазерного интерференционного микроскопа МИМ-340 на базе Пермского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук. Исследовано 30 нативных и 30 апоптотически измененных под действием доксорубицина клеток MCF-7. В результате обработки полученных фазовых изображений выделен контур клеток, по которому определены морфометрические показатели и фрактальная размерность контура фазового изображения клеток. В качестве геометрических характеристик фазового изображения клетки выбраны максимальный и минимальный диаметры, периметр и объем фазового изображения клетки. Вычислена фрактальная размерность контура фазового изображения как масштабно инвариантный показатель, характеризующий изрезанность контура клетки. Сравнительный анализ морфологии нативных и апоптотических клеток MCF-7 позволил дифференцировать исследуемые клетки с использованием двухвыборочного непараметрического теста Уилкоксона-Манна-Уитни.
Клетка, апоптоз, фазово-контрастное изображение, морфометрические показатели, фрактальная размерность
Короткий адрес: https://sciup.org/146282175
IDR: 146282175 | DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2020.3.04
Список литературы Анализ морфометрических и фрактальных свойств фазово-контрастных изображений нативных и апоптотически измененных клеток MCF-7
- Исаева В.В. Фрактальные и хаотические паттерны в морфологии животных // Труды зоологического института РАН. - 2009. - Т. 313, № S1. - С. 199-218.
- Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы / Ин-т компьют. исслед. - М., 2002. - 656 с.
- Наймарк О.Б., Гришко В.В., Баяндин Ю.В., Никитюк А.С. Механобиологическое исследование динамики и морфологии клеточных структур методом лазерной микроскопии и приложения в онкологии // Вестн. Перм. федер. исслед. центра. - 2020. - № 1. - С. 61-78.
- Османова Л.И. Цели и задачи адъювантной и неоадъювантной терапии рака молочной железы [Электронный ресурс] // V Рос. онкол. конф. - М., 2016 - URL: https://rosoncoweb.ru/ library/congress/ru/05/38.php (дата обращения: 03.09.2020).
- Патрикеев И.А., Крючков А.Н., Фрейнд Г.Г., Юрлов Р.А., Рец А.В. Применение вейвлет-фильтрации для оценки выраженности полиморфизма ядер клеток инвазивной протоковой карциномы молочных желез // Российский журнал биомеханики. - 2004. - Т. 8, № 4. - С. 91-96.
- Семиглазов В.Ф., Семиглазов В.В., Клетсель А.Е. Неоадьювантное и адьювантное лечение рака молочной железы / Мед. информ. агентство. - М., 2008.
- Bizzarri M., Palombo A., Cucina A. Theoretical aspects of systems biology // Progress in Biophysics and Molecular Biology. - 2013. - Vol. 112, no. 1-2. - P. 33-43.
- Bortner C.D., Cidlowski J.A. Apoptotic volume decrease and the incredible shrinking cell // Cell Death and Differentiation. - 2002. - Vol. 9, no. 12. - P. 1307.
- Canny J. A computational approach to edge detection // IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence. - 1986. - No. 6. - P. 679-698.
- Gerasimova E., Audit B., Roux S.G., Khalil A., Argoul F., Naimark O., Arneodo A. Multifractal analysis of dynamic infrared imaging of breast cancer // EPL (Europhysics Letters). - 2014. - Vol. 104, no. 6. -P. 68001.
- Gerasimova E., Audit B., Roux S.G., Khalil A., Gileva O., Argoul F., Naimark O., Arneodo A. Wavelet-based multifractal analysis of dynamic infrared thermograms to assist in early breast cancer diagnosis // Frontiers in Physiology. - 2014. - Vol. 5. - P. 176.
- Gerasimova-Chechkina E., Toner B, Marin Z., Audit B., Roux S.G., Argoul F., Khalil A., Gileva O., Naimark O., Arneodo A. Comparative multifractal analysis of dynamic infrared thermograms and X-ray mammograms enlightens changes in the environment of malignant tumors // Frontiers in Physiology. -2016. - Vol. 7. - P. 336.
- Goodvin B.C. The life of form. Emergent patterns of morphological transformation // Comptes Rendus de l'Académie des Sciences-Series IlI-Sciences de la Vie. - 2000. - Vol. 323, no. 1. - P. 15-21.
- Huang S., Ingber D.E. A non-genetic basis for cancer progression and metastasis: self-organizing attractors in cell regulatory networks // Breast Disease. - 2007. - Vol. 26, no. 1. - P. 27-54.
- Huang S., Ingber D.E. Shape-dependent control of cell growth, differentiation, and apoptosis: switching between attractors in cell regulatory networks // Experimental Cell Research. - 2000. - Vol. 261, no. 1. -P. 91-103.
- Ingber D.E. Mechanical control of tissue growth: function follows form // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2005. - Vol. 102, no. 33. - P. 11571-11572.
- Lacroix M., Haibe-Kains B., Hennuy B., Laes J.F., Lallemand F., Gonze I., Cardoso F., Piccart M., Leclercq G., Sotiriou C. Gene regulation by phorbol 12-myristate 13-acetate in MCF-7 and MDA-MB-231, two breast cancer cell lines exhibiting highly different phenotypes // Oncology Reports. - 2004. - Vol. 12, no. 4. -P. 701-707.
- Mosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: Application to proliferation and cytotoxicity assays // Journal of Immunological Methods. - 1983. - Vol. 65, no. 1-2. - P. 55-63.
- Naimark O.B. Structural-scaling transitions and localized distortion modes in the DNA double helix // Physical Mesomechanics. - 2007. - Vol. 1, to. 10. - P. 33-45.
- Pasqualato A., Palombo A., Cucina A., Mariggio M.A., Galli L., Passaro D., Dinicola S., Proietti S., D'Anselmi F., Culuccia P., Bizzarri M. Quantitative shape analysis of chemoresistant colon cancer cells: correlation between morphotype and phenotype // Experimental Cell Research. - 2012. - Vol. 318, no. 7. -P. 835-846.
- Smith Jr T.G., Lange G.D., Marks W.B. Fractal methods and results in cellular morphology—dimensions, lacunarity and multifractals // Journal of Neuroscience Methods. - 1996. - Vol. 69, no. 2. - P. 123-136.
- Xu X., Lai Y., Hua Z.C. Apoptosis and apoptotic body: disease message and therapeutic target potentials // Bioscience Reports. - 2019. - Vol. 39, no. 1. - BSR20180992.
- Yusipovich A.I., Parshina E.Yu., Brysgalova N.Yu., Brazhe A.R., Brazhe N.A., Lomakin A.G., Levin G.G., Maksimov G.V. Laser interference microscopy in erythrocyte study // Journal of Applied Physics. - 2009. -Vol. 105, no. 10. - P. 102037.
- Zhong Y., Zhang F., Sun Z., Zhou W., Li Z.Y., You Q.D., Guo Q.L., Hu R. Drug resistance associates with activation of Nrf2 in MCF-7/DOX cells, and wogonin reverses it by down-regulating Nrf2-mediated cellular defense response // Molecular Carcinogenesis. - 2013. - Vol. 52, no. 10. - P. 824-834.
- Ziegler U., Groscurth P. Morphological features of cell death // Physiology. - 2004. - Vol. 19, no. 3. -P. 124-128.
