Морфологические реакции миокарда и печени мышей CD-1 на введение различных доз борфенилаланина
Автор: Каныгин В.В., Колдышева Е.В., Завьялов Е.Л., Соловьева О.И., Прохорова Е.С., Каныгин Н.В., Капустина В.И.
Журнал: Морфологические ведомости @morpholetter
Рубрика: Оригинальные исследования
Статья в выпуске: 1 т.32, 2024 года.
Бесплатный доступ
Перспектива применения бор-нейтронозахватной терапии обусловлена эффективностью метода в отношении радиорезистентных и других видов опухолей, плохо поддающихся традиционным методам лечения или при невозможности их применения. Повышение эффективности терапии требует увеличения дозы вещества, в связи с чем возникает вопрос о его влиянии на условно здоровые ткани. Цель исследования - изучить динамику морфологических изменений в миокарде и печени у мышей после однократной инъекции L-p-бор-фенилаланина в терапевтической и сублетальной дозах. Проведено светооптическое и поляризационно-микроскопическое исследование миокарда и печени мышей-самцов линии CD-1 (n=54) после введения борсодержащего вещества (в дозах 700 и 3000 мг/кг; однократно, внутрибрюшинно), применяемого в клинической бор-нейтронозахватной терапии. Оценка структурных изменений в миокарде и печени проводилась через 1, 3 и 7 суток после введения препарата. Установлено, что введение высоких доз вещества вызывало литические, а в более поздние сроки контрактурные повреждения кардиомиоцитов. Гемодинамические нарушения в виде умеренного полнокровия наблюдались на протяжении всего срока исследования. В печени, независимо от дозы получаемого вещества с 3 суток наблюдались моноцеллюлярные некрозы, инфильтрированные мононуклеарами, что сохранялось до конца эксперимента. Перицентральные гепатоциты часто были в состоянии дистрофии. Независимо от дозы через 1 и 7 суток количество двуядерных гепатоцитов было выше на 14-16% по сравнению с контролем, тогда как на 3 сутки наблюдалось достоверное транзиторное снижение количества двуядерных гепатоцитов, как по сравнению с контролем, так с показателями в другие сроки эксперимент. Наиболее значимые различия наблюдались в группе животных с введением более низкой дозы. Полученные данные свидетельствуют о том, что использованные дозы L-p-бор-фенилаланина при однократном введении вызывают неспецифические структурные изменения миокарда и печени различной степени выраженности, характеризующиеся дозо- и время-зависимым эффектом и требуют изучения в более поздние периоды после введения.
Миокард, печень, борфенилаланин, гистология, мыши cd-1
Короткий адрес: https://sciup.org/143183614
IDR: 143183614 | DOI: 10.20340/mv-mn.2024.32(1).845
The CD-1 mice myocardium and liver morphological reactions at the treatment by different doses of borphenylalanine
The potential of Boron-neutron capture therapy is driven by its effectiveness for radio-resistant and other types of tumors that are tough to treat with conventional treatments or if they are not available. In order to improve the effectiveness of therapy, the dose of the substance needs to increase, which raises the question of its effect on conventionally healthy tissues. The study is to evaluate the dynamic changes in myocardium and liver in mice caused by a single injection of L-p-boron-phenylalanine, whether it is a therapeutic or sub-lethal dose. The light-optical and polarization microscopic examination of the myocardium and liver of the male mice of the CD-1 (n=54) line was carried out after the injection of the Boron-containing substance (in doses of 700 and 3000 mg/kg; once intraperitoneal) used in clinical Boron-neutron treatment. Evaluation of structural changes in the myocardium and liver was done 1, 3, and 7 days after injection. Cardiomyocytes are susceptible to lytic and contracture damage caused by high doses of the substance. Moderate blood-fullness was observed throughout the study as evidence of hemodynamic impairments. Mononuclear cells infiltrating the liver for 3 days resulted in mono-cellular necrosis, which persisted until the end of the experiment regardless of the dose. Paracentral hepatocytes have been often dystrophic. Regardless of the dose after 1 or 7 days, the number of bi-nuclear hepatocytes was 14-16% higher than the number of control group animals, while for 3 days there was a reliable transient decrease in the number of bi-nuclear hepatocytes both compared to the control group animals and data in other periods of the experiment. The most significant differences were observed in the animal group with the injection of a lower dose. The obtained data show that the used doses of L-p-boron-phenylalanine with a single injection cause non-specific structural changes of the myocardium and liver of varying severity, characterized by dose and time-dependent effects and require study in later periods after substance injection.
Список литературы Морфологические реакции миокарда и печени мышей CD-1 на введение различных доз борфенилаланина
- Pozzi ECC, Cardoso JE, Colombo LL et al. Boron neutron capture therapy (BNCT) for liver metastasis: therapeutic efficacy in an experimental model. Radiat Environ Biophys. 2012;51:331-339. https://doi.org/10.1007/s00411-012-0419-8
- Yoshimoto M, Kurihara H, Honda N et al. Predominant contribution of L-type amino acid transporter to 4-borono-2-18F-fluoro-phenylalanine uptake in human glioblastoma cells. Nuclear Medicine and Biology. 2013;40(5): 625-629. https://doi.org/10.1016/j.nucmedbio.2013.02.010
- Estrella V, Chen T, Lloyd M et al. Acidity generated by the tumor microenvironment drives local invasion. Cancer Res. 2013;73(5):1524-1535. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-12-2796
- Wittig A., Sauerwein WA, Coderre JA. Mechanisms of transport of p-borono-phenylalanine through the cell membrane in vitro. Radiat Res. 2000;153(2): 173-180. https://doi.org/10.1667/0033-7587
- Kanygin VV, Kichigin AI, Zavyalov EL et al. Radiobiologicheskie effekty puchka uskoritel'nogo istochnika neytronov v institute yadernoy fiziki im. G.I. Budkera SO RAN. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2019;6:183. In Russian
- Sauerwein W. Neutron Capture Therapy. Principles and Applications. London: Springer, 2012.- 553pp. https://doi.org/10.1007/978-3-642-31334-9
- Matsumura A, Asano T, Hirose K et al. Initiatives Toward Clinical Boron Neutron Capture Therapy in Japan. Cancer Biother Radiopharm. 2023;38(3):201-207. https://doi.org/10.1089/cbr.2022.0056
- Suzuki M, Masunaga S-I, Kinashi Y et al. The Effects of Boron Neutron Capture Therapy on Liver Tumors and Normal Hepatocytes in Mice. Jpn J Cancer Res. 2000;91:1058-1064
- Kanygin VV, Kasatova AI, Razumrv IA i dr. Otsenka effektivnosti bor-neytronzakhvatnoy terapii na razlichnye opukholevye i normal'nuyu kletochnuyu strukturu. Sibirsky onkologichesky zhurnal. 2021;20(3):56-66. In Russian
- Chou FI, Chung HP, Liu HM et al. Suitability of boron carriers for BNCT: Accumulation of boron in malignant and normal liver cells after treatment with BPA, BSH and BA. Applied Radiation and Isotopes. 2009;67:105-108
- Taniyama K, Fujiwara H, Kuno T et al. Acute and subacute toxicity of 10 B-paraboronophenylalanine. Pigment Cell Res. 1989;2:291-296. https://doi.org/10.1111/j. 1600-0749.1989. tb00207.x
- Kulvik M, Vähätalo J, Buchar E et al. Clinical implementation of 4-dihydroxyborylphenylalanine synthesised by an asymmetric pathway. Eur J Pharm Sci. 2003;18(2):155-163. https://doi.org/10.1016/s0928-0987(02)00256-7
- Emiliano CC, Pozzi JE, Cardoso LL et al. Boron neutron capture therapy (BNCT) for liver metastasis: therapeutic efficacy in an experimental model. Radiat Environ Biophys. 2012;51:331-339
- Trivillin VA, Pozzi ECC, Colombo LL et al. Abscopal effect of boron neutron capture therapy (BNCT): proof of principle in an experimental model of colon cancer. Radiat Environ Biophys. 2017;56:365-375
- Advances in Boron Neutron Capture Therapy, International atomic energy agency, Non-serial Publications IAEA. IAEA: Vienna, 2023.- 416pp. URL: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/CRCP-B0R-002_web.pdf. Date of access 20.06.2024
- Carpano M, Perona M, Rodriguez C et al. Experimental Studies of Boronophenylalanine (10BPA) Biodistribution for the Individual Application of Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) for Malignant Melanoma Treatment. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 2015;93(2):344-352. https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2015.05.039
- Fukuda H. Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) for Cutaneous Malignant Melanoma Using 10B-p-Boronophenylalanine (BPA) with Special Reference to the Radiobiological Basis and Clinical Results. Cells. 2021;10:2881. https://doi.org/10.3390/cells10112881
- Coderre JA, Button TM, Micca PL et al. Neutron capture therapy of the 9l rat gliosarcoma using the P-boronophenylalanine-fructose complex. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 1994;30(3):643-652. https://doi.org/10.1016/0360-3016(92)90951-D
- Carpano M, Perona M, Rodriguez C et al. Experimental Studies of Boronophenylalanine (10BPA) Biodistribution for the Individual Application of Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) for Malignant Melanoma Treatment. International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 2015;93(2):344-352. https://doi.org/10.1016/j.ijrobp.2015.05.039
- Fukuda H. Boron Neutron Capture Therapy (BNCT) for Cutaneous Malignant Melanoma Using 10B-p-Boronophenylalanine (BPA) with Special Reference to the Radiobiological Basis and Clinical Results. Cells. 2021;10:2881. https://doi.org/10.3390/cells101128
- Coderre JA, Joel DD, Micca PL et al. Control of Intracerebral Gliosarcomas in Rats by Boron Neutron Capture Therapy with p-Boronophenylalanine. Radiation Research. 1992;129(3):290-296. https://doi.org/10.2307/3578028
- Coderre JA, Joel DD, Micca PL et al. Control of Intracerebral Gliosarcomas in Rats by Boron Neutron Capture Therapy with p-Boronophenylalanine. Radiation Research. 1992;129(3):290-296. https://doi.org/10.2307/3578028
- Mallesch JL, Moore DE, Allen BJ et al. The pharmacokinetics of p-boronophenylalanine fructose in human patients with glioma and metastatic melanoma. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 1994;28(5):1183-1188. https://doi.org/10.1016/0360-3016(94)90493-6
- Sun T, Zhou Y, Xie X et al. Selective uptake of boronophenylalanine by glioma stem/progenitor cells. Applied Radiation and Isotopes. 2012;70(8):1512-1518. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2012.04.005
- Coderre JA, Chanana AD, Joel DD et al. Biodistribution of boronophenylalanine in patients with glioblastoma multiforme: boron concentration correlates with tumor cellularity. Radiat Res. 1998;149(2):163-170
- Coderre JA, Elowitz EH, Chadha M. Boron neutron capture therapy for glioblastoma multiforme using p-boronophenylalanine and epithermal neutrons: Trial design and early clinical results. J Neurooncol. 1997;33:141-152. https://doi.org/10.1023/A:1005741919442
- Gimatdinova GR, Danilova OE, Davydkin IL i dr. Sovremennye aspekty ranney diagnostiki kardiotoksicheskikh oslozhneny lekarstvennoy terapii v onkologii (obzor literatury). Klinicheskaya onkogematologiya. 2022;15(1):107-113. In Russian
- Vatutin NT, Sklyannaya EV, Jel'-Hatib MA i dr. Gepatotoksichnost' protivoopukholevykh preparatov: sovremennoe sostoyanie problem. Ros-siysky onkologichesky zhurnal. 2016;21(6):325-333. In Russian
- Sauerwein WAG, Bet PM, Wittig A. Drugs for BNCT: BSH and BPA. Berlin, Heidelberg: Springer, 2012.-44pp
- Barth RF, Mi P, Yang W. Boron delivery agents for neutron capture therapy of cancer. Cancer Commun (Lond). 2018;38(1):35
- Kanygin VV, Kichigin AI, Krivoshapkin AL, Taskaev SYu. Perspectives of Boron-Neutron Capture Therapy of Malignant Brain Tumors. Physics of Cancer: Interdisciplinary Problems and Clinical Applications. AIP Conf. Proc. 2017;1882:020030. https://doi.org/ 020030-1-020030-10
- Kanygin VV, Koldysheva EV, Zav'yalov EL i dr. Strukturnye reaktsii serdtsa i pecheni myshey CD-1 na odnokratnoe vvedenie borkaptata natriya. Morfologicheskie vedomosti. 2023;31(3):30-37. In Russian. https://doi.org/10.20340/mv-mn.2023.31(3).812
