Влияние гипоксии на пролиферативную активность клеток ортотопического ксенографта гепатоцеллюлярной карциномы печени в эксперименте

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

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. 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. 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.

1. Semenza GL. Oxygen sensing, hypoxia-inducible factors, and disease pathophysiology. Annu Rev Pathol. 2014;9:47–71. https://doi.org/10.1146/annurev-pathol-012513-104720

2. Fitzpatrick SF. Immunometabolism and Sepsis: A Role for HIF? Front Mol Biosci. 2019 Sep 6;6:85. https://doi.org/10.3389/fmolb.2019.00085

3. Jing 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/s12943-019-1089-9

4. Hsieh 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_00001027

5. Wu 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.23492

6. Dewhirst 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.6690273

7. Bristow 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.20130753

8. Кит О. И., Дерижанова И. С., Карнаухов Н. С. Вопросы классификации нейроэндокринных опухолей желудка. Вопросы онкологии. 2016;62(5):573-579. EDN: WWOQFF

9. Petrillo 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-2017-0739

10. Fei 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/s11658-018-0100-6

11. Гончарова 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: WBXQQT

12. Ron 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-18-3769

13. Гурова 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: XFEYBT

14. Кечерюкова 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: ZFJIHU

15. Sivalingam 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-y

16. Li 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