cancerspЮжно-Российский онкологический журнал/ South Russian Journal of CancerSouth Russian Journal of Cancer2686-9039АНО "Перспективы онкологии"10.37748/2686-9039-2024-5-2-4mfunsscancersp-266Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESВлияние гипоксии на пролиферативную активность клеток ортотопического ксенографта гепатоцеллюлярной карциномы печени в экспериментеHypoxia effect on proliferative activity of cells in orthotopic xenograft of hepatocellular carcinoma of the liver in the experimenthttps://orcid.org/0000-0002-8092-6457КечерюковаТ. М.KecheryukovaT. M.

Кечерюкова Тахмина Мажитовна – врач по рентгенэндоваскулярным диагностике и лечению отделения абдоминальной онкологии № 1, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8092-6457

Takhmina M. Kecheryukova – MD, X-ray physician, endovascular diagnostics and treatment of Abdominal Oncology Department No. 1, National Medical Research Centre for Oncology, Rostov-on-Don, Russian Federation

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8092-6457

https://orcid.org/0000-0003-1879-6978ТрифановВ. С.TrifanovV. S.

Трифанов Владимир Сергеевич – д.м.н., доцент, заведующий центром абдоминальной хирургии, врач-хирург, ведущий научный сотрудник филиала Московского научно-исследовательского онкологического института им. П. А. Герцена – филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Москва, Российская Федерация; ведущий научный сотрудник торако-абдоминального отделения, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1879-6978, SPIN: 3710-8052, AuthorID: 453981

Vladimir S. Trifanov – Dr. Sci. (Med.), Associate Professor, Head of the Abdominal Surgery Center, surgeon, leading researcher of the branch P. A. Hertsen Moscow Oncology Research Institute – Branch of the National Medical Research Radiological Centre of the Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow, Russian Federation; Leading researcher of the Thoracic-abdominal Department, National Medical Research Centre for Oncology, Rostov-on-Don, Russian Federation

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1879-6978, SPIN: 3710-8052, AuthorID: 453981

https://orcid.org/0009-0006-1125-2897ШульгаА. А.ShulgaA. A.

Шульга Анна Александровна – младший научный сотрудник испытательного лабораторного центра, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

ORCID: https://orcid.org/0009-0006-1125-2897, SPIN: 6457-4451, AuthorID: 1221869

Anna A. Shulga – junior researcher at the Testing Laboratory center, National Medical Research Centre for Oncology, Rostov-on-Don, Russian Federation

ORCID: https://orcid.org/0009-0006-1125-2897, SPIN: 6457-4451, AuthorID: 1221869

slip.anka96@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0676-0871ГончароваА. С.GoncharovaA. S.

Гончарова Анна Сергеевна – к.б.н., заведующая испытательным лабораторным центром, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0676-0871, SPIN: 7512-2039, AuthorID: 553424, Scopus Author ID: 57215862139

Anna S. Goncharova – Cand. Sci. (Biol.), Head of the testing laboratory center, National Medical Research Centre for Oncology, Rostov-on-Don, Russian Federation

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0676-0871, SPIN: 7512-2039, AuthorID: 553424, Scopus Author ID: 57215862139

https://orcid.org/0000-0002-9747-8515ГуроваС. В.GurovaS. V.

Гурова Софья Валерьевна – младший научный сотрудник испытательного лабораторного центра, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9747-8515, SPIN: 5413-6901, AuthorID: 1147419

Sophia V. Gurova – junior researcher at the Testing Laboratory center, National Medical Research Centre for Oncology, Rostov-on-Don, Russian Federation

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9747-8515, SPIN: 5413-6901, AuthorID: 1147419

https://orcid.org/0000-0001-5226-0152УльяноваЕ. П.UlyanovaE. P.

Ульянова Елена Петровна – научный сотрудник лаборатории иммунофенотипирования опухолей, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5226-0152, SPIN: 1243-9475, AuthorID: 759154, Scopus Author ID: 57203357998

Elena P. Ulyanova – researcher at the Laboratory of Tumor Immunophenotyping National Medical Research Centre for Oncology, Rostov-on-Don, Russian Federation

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5226-0152, SPIN: 1243-9475, AuthorID: 759154, Scopus Author ID: 57203357998

https://orcid.org/0000-0002-1397-837XМаксимовА. Ю.MaksimovA. Yu.

Максимов Алексей Юрьевич – д.м.н., профессор, заместитель генерального директора по перспективным научным разработкам, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1397-837X, SPIN: 7322-5589, AuthorID: 710705

Aleksei Yu. Maksimov – Dr. Sci. (Med.), professor, Deputy CEO for Advanced Scientific Research, National Medical Research Centre for Oncology, Rostov-on-Don, Russian Federation

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1397-837X, SPIN: 7322-5589, AuthorID: 710705

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияNational Medical Research Centre for OncologyRussian FederationФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П. А. Герцена – филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияNational Medical Research Centre for Oncology; P. A. Hertsen Moscow Oncology Research Institute – Branch of the National Medical Research Radiological Centre, Ministry of Health of the Russian FederationRussian Federation202428052024523542Copyright © Кечерюкова Т.М., Трифанов В.С., Шульга А.А., Гончарова А.С., Гурова С.В., Ульянова Е.П., Максимов А.Ю., 20242024Кечерюкова Т.М., Трифанов В.С., Шульга А.А., Гончарова А.С., Гурова С.В., Ульянова Е.П., Максимов А.Ю.Kecheryukova T.M., Trifanov V.S., Shulga A.A., Goncharova A.S., Gurova S.V., Ulyanova E.P., Maksimov A.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.cancersp.com/jour/article/view/266Цель исследования

Цель исследования. Оценить пролиферативную активность клеток рака печени HepG2 при моделировании гипоксических условий in vivo.

Материалы и методы

Материалы и методы. Культивировали клетки рака печени человека линии HepG2. Для получения ксенографта клеточную суспензию HepG2 вводили мышам подкожно в количестве 5 × 106. Достигшие необходимого размера опухолевые узлы делили на фрагменты и трансплантировали в ортотопический сайт. В работе использовали мышей линии Balb/c Nude, которым имплантировали ксенографт рака печени HepG2. Мышей с прижившейся опухолью в печени делили на две группы – интактная и с гипоксией. Мышам из второй группы выполняли редукцию кровотока печени путем окклюзии портальной триады в течение 20 мин. На 4-е сутки после проведенных манипуляций опухолевые узлы извлекали для выполнения гистологического и иммуногистохимического окрашивания на маркер пролиферации Ki-67. Вычисляли долю позитивно окрашенных клеток и проводили статистический анализ результатов с помощью пакета программ Statistica 10.0.

Результаты

Результаты. Были получены ортотопические модели рака печени у мышей линии Balb/c Nude. Проведены гистологическое и иммуногистохимическое исследования. Гистологический анализ показал, что гепатоцеллюлярная карцинома характеризуется средней степенью дифференцировки. В тканях данных ксенографтов с помощью иммуногистохимического анализа на маркер пролиферации Ki-67 удалось выявить статистически значимые различия между двумя группами – интактной и с редукцией кровотока. Доля иммунопозитивных клеток составила 65 [65–70] % и 19 [15–25] % соответственно.

Заключение

Заключение. Продемонстрирована тенденция к снижению пролиферативной активности опухолевых клеток после редукции кровотока печени, то есть воздействия гипоксии. Полученные нами данные свидетельствуют о том, что пролиферативная активность клеток опухоли напрямую связана с микроокружением, в частности, с гипоксической средой. Дальнейшее изучение воздействия гипоксии на процессы роста и развития злокачественных образований может способствовать более глубокому пониманию биологических характеристик опухолей и их лечения.

Purpose of the study

Purpose of the study. The purpose of this research was to investigate the effect of in vivo hypoxic conditions on the proliferative potential of HepG2 liver cancer cells.

Materials and methods

Materials and methods. Human liver cancer cells of the HepG2 line have been cultured. The HepG2 cell suspension was injected subcutaneously into mice in an amount of 5 × 106 to obtain a xenograft. Tumor nodes that had reached the required size were divided into fragments and transplanted into the orthotopic site. Balb/c nude mice with implanted HepG2 liver cancer xenograft were used in this experiment. The mice with tumor implanted in the liver were divided into two groups, intact and hypoxic. Mice from the second group underwent liver blood flow reduction by occlusion of the portal triad for 20 minutes. Tumor nodes were extracted for histological and immunohistochemical staining for proliferation marker Ki-67 on the 4th day after the procedures. The proportion of positively stained cells was calculated, and the results were statistically analyzed using the Statistica 10.0 software.

Results

Results. Orthotopic models of liver cancer in Balb/c Nude mice were obtained. Histological and immunohistochemical studies were carried out. Histological analysis showed that hepatocellular carcinoma is characterized by an average degree of differentiation. In the tissues of these xenografts, by using immunohistochemical analysis for the proliferation marker Ki-67, it was possible to identify statistically significant differences between the two groups, i.e. intact and the one with reduction of blood flow. The proportion of immunopositive cells was 65 [65–70] % and 19 [15–25] %, respectively.

Conclusion

Conclusion. A tendency to decreased proliferative activity of tumor cells after hepatic blood flow reduction, i.e. hypoxia exposure, was demonstrated. Our data indicate that the proliferative activity of tumor cells is directly related to the microenvironment, and to the hypoxic environment in particular. Further study of the effect of hypoxia on the processes of growth and development of malignant tumors may contribute to a deeper understanding of the biological features of tumors and their treatment.

гипоксияпеченьHepG2пролиферацияKi-67in vivohypoxialiverHepG2proliferationKi-67in vivoReferencesSemenza GL. Oxygen sensing, hypoxia-inducible factors, and disease pathophysiology. Annu Rev Pathol. 2014;9:47–71. https://doi.org/10.1146/annurev-pathol-012513-104720Semenza GL. Oxygen sensing, hypoxia-inducible factors, and disease pathophysiology. Annu Rev Pathol. 2014;9:47–71. https://doi.org/10.1146/annurev-pathol-012513-104720Fitzpatrick SF. Immunometabolism and Sepsis: A Role for HIF? Front Mol Biosci. 2019 Sep 6;6:85. https://doi.org/10.3389/fmolb.2019.00085Fitzpatrick SF. Immunometabolism and Sepsis: A Role for HIF? Front Mol Biosci. 2019 Sep 6;6:85. https://doi.org/10.3389/fmolb.2019.00085Jing X, Yang F, Shao C, Wei K, Xie M, Shen H, et al. Role of hypoxia in cancer therapy by regulating the tumor microenvironment. Mol Cancer. 2019 Nov 11;18(1):157. https://doi.org/10.1186/s12943-019-1089-9Jing X, Yang F, Shao C, Wei K, Xie M, Shen H, et al. Role of hypoxia in cancer therapy by regulating the tumor microenvironment. Mol Cancer. 2019 Nov 11;18(1):157. https://doi.org/10.1186/s12943-019-1089-9Hsieh CH, Lee CH, Liang JA, Yu CY, Shyu WC. Cycling hypoxia increases U87 glioma cell radioresistance via ROS induced higher and long-term HIF-1 signal transduction activity. Oncol Rep. 2010 Dec;24(6):1629–1636. https://doi.org/10.3892/or_00001027Hsieh CH, Lee CH, Liang JA, Yu CY, Shyu WC. Cycling hypoxia increases U87 glioma cell radioresistance via ROS induced higher and long-term HIF-1 signal transduction activity. Oncol Rep. 2010 Dec;24(6):1629–1636. https://doi.org/10.3892/or_00001027Wu J, Li S, Huang Y, Zeng Z, Mei T, Wang S, et al. MRI features of pituitary adenoma apoplexy and their relationship with hypoxia, proliferation, and pathology. J Clin Ultrasound. 2023;51(6):1078–1086. https://doi.org/10.1002/jcu.23492Wu J, Li S, Huang Y, Zeng Z, Mei T, Wang S, et al. MRI features of pituitary adenoma apoplexy and their relationship with hypoxia, proliferation, and pathology. J Clin Ultrasound. 2023;51(6):1078–1086. https://doi.org/10.1002/jcu.23492Dewhirst MW, Ong ET, Braun RD, Smith B, Klitzman B, Evans SM, et al. Quantification of longitudinal tissue pO2 gradients in window chamber tumours: impact on tumour hypoxia. Br J Cancer. 1999 Apr;79(11–12):1717–1722. https://doi.org/10.1038/sj.bjc.6690273Dewhirst MW, Ong ET, Braun RD, Smith B, Klitzman B, Evans SM, et al. Quantification of longitudinal tissue pO2 gradients in window chamber tumours: impact on tumour hypoxia. Br J Cancer. 1999 Apr;79(11–12):1717–1722. https://doi.org/10.1038/sj.bjc.6690273Bristow RG, Berlin A, Dal Pra A. An arranged marriage for precision medicine: hypoxia and genomic assays in localized prostate cancer radiotherapy. Br J Radiol. 2014 Mar;87(1035):20130753. https://doi.org/10.1259/bjr.20130753Bristow RG, Berlin A, Dal Pra A. An arranged marriage for precision medicine: hypoxia and genomic assays in localized prostate cancer radiotherapy. Br J Radiol. 2014 Mar;87(1035):20130753. https://doi.org/10.1259/bjr.20130753Кит О. И., Дерижанова И. С., Карнаухов Н. С. Вопросы классификации нейроэндокринных опухолей желудка. Вопросы онкологии. 2016;62(5):573-579. EDN: WWOQFFКит О. И., Дерижанова И. С., Карнаухов Н. С. Вопросы классификации нейроэндокринных опухолей желудка. Вопросы онкологии. 2016;62(5):573-579. EDN: WWOQFFPetrillo M, Patella F, Pesapane F, Suter MB, Ierardi AM, Angileri SA, et al. Hypoxia and tumor angiogenesis in the era of hepatocellular carcinoma transarterial loco-regional treatments. Future Oncol. 2018 Dec;14(28):2957–2967. https://doi.org/10.2217/fon-2017-0739Petrillo M, Patella F, Pesapane F, Suter MB, Ierardi AM, Angileri SA, et al. Hypoxia and tumor angiogenesis in the era of hepatocellular carcinoma transarterial loco-regional treatments. Future Oncol. 2018 Dec;14(28):2957–2967. https://doi.org/10.2217/fon-2017-0739Fei M, Guan J, Xue T, Qin L, Tang C, Cui G, et al. Hypoxia promotes the migration and invasion of human hepatocarcinoma cells through the HIF-1α-IL-8-Akt axis. Cell Mol Biol Lett. 2018;23:46. https://doi.org/10.1186/s11658-018-0100-6Fei M, Guan J, Xue T, Qin L, Tang C, Cui G, et al. Hypoxia promotes the migration and invasion of human hepatocarcinoma cells through the HIF-1α-IL-8-Akt axis. Cell Mol Biol Lett. 2018;23:46. https://doi.org/10.1186/s11658-018-0100-6Гончарова А. С., Гурова С. В., Кечерюкова Т. М., Максимов А. Ю., Лаптева Т. О., Романова М. В. и др. Моделирование гипоксии печени в эксперименте in vivo. Якутский медицинский журнал. 2023;(2(82)):5–8. https://doi.org/10.25789/YMJ.2023.82.01, EDN: WBXQQTГончарова А. С., Гурова С. В., Кечерюкова Т. М., Максимов А. Ю., Лаптева Т. О., Романова М. В. и др. Моделирование гипоксии печени в эксперименте in vivo. Якутский медицинский журнал. 2023;(2(82)):5–8. https://doi.org/10.25789/YMJ.2023.82.01, EDN: WBXQQTRon A, Deán-Ben XL, Gottschalk S, Razansky D. Volumetric Optoacoustic Imaging Unveils High-Resolution Patterns of Acute and Cyclic Hypoxia in a Murine Model of Breast Cancer. Cancer Res. 2019 Sep 15;79(18):4767–4775. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-18-3769Ron A, Deán-Ben XL, Gottschalk S, Razansky D. Volumetric Optoacoustic Imaging Unveils High-Resolution Patterns of Acute and Cyclic Hypoxia in a Murine Model of Breast Cancer. Cancer Res. 2019 Sep 15;79(18):4767–4775. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-18-3769Гурова С. В., Кечерюкова Т. М., Гончарова А. С., Колесников Е. Н., Кожушко М. А., Татимов М. З. Модели рака печени in vivo. Современные проблемы науки и образования. 2023;(4):136. https://doi.org/10.17513/spno.32707, EDN: XFEYBTГурова С. В., Кечерюкова Т. М., Гончарова А. С., Колесников Е. Н., Кожушко М. А., Татимов М. З. Модели рака печени in vivo. Современные проблемы науки и образования. 2023;(4):136. https://doi.org/10.17513/spno.32707, EDN: XFEYBTКечерюкова Т. М., Гурова С. В., Гончарова А. С., Максимов А. Ю., Галина А. В., Романова М. В. и др. Сравнительная оценка методов создания ортотопической модели рака печени. Современные проблемы науки и образования. 2023;(2):94. https://doi.org/10.17513/spno.32565, EDN: ZFJIHUКечерюкова Т. М., Гурова С. В., Гончарова А. С., Максимов А. Ю., Галина А. В., Романова М. В. и др. Сравнительная оценка методов создания ортотопической модели рака печени. Современные проблемы науки и образования. 2023;(2):94. https://doi.org/10.17513/spno.32565, EDN: ZFJIHUSivalingam VN, Latif A, Kitson S, McVey R, Finegan KG, Marshall K, et al. Hypoxia and hyperglycaemia determine why some endometrial tumours fail to respond to metformin. Br J Cancer. 2020 Jan;122(1):62–71. https://doi.org/10.1038/s41416-019-0627-ySivalingam VN, Latif A, Kitson S, McVey R, Finegan KG, Marshall K, et al. Hypoxia and hyperglycaemia determine why some endometrial tumours fail to respond to metformin. Br J Cancer. 2020 Jan;122(1):62–71. https://doi.org/10.1038/s41416-019-0627-yLi Y, Zhao L, Huo Y, Yang X, Li Y, Xu H, et al. Visualization of hypoxia in cancer cells from effusions in animals and cancer patients. Front Oncol. 2022;12:1019360. https://doi.org/10.3389/fonc.2022.1019360Li Y, Zhao L, Huo Y, Yang X, Li Y, Xu H, et al. Visualization of hypoxia in cancer cells from effusions in animals and cancer patients. Front Oncol. 2022;12:1019360. https://doi.org/10.3389/fonc.2022.1019360

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