РАДИОЗАЩИТНЫЙ ЭФФЕКТ ЭКЗОГЕННОГО ПЕРОКСИРЕДОКСИНА 6 ПРИ ТОТАЛЬНОМ ОБЛУЧЕНИИ МЫШЕЙ ИОНИЗИРУЮЩИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ РАЗЛИЧНОЙ МОЩНОСТИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Поиск эффективных и безопасных радиомодулирующих соединений для снижения радиорезистентности рака и/или минимизации сопутствующего радиационного поражения нормальных тканей остается актуальной проблемой в рамках лучевой терапии. Представитель семейства тиол-зависимых пероксидаз пероксиредоксин 6 является перспективным кандидатом для решения этой проблемы. Однако в исследованиях зачастую уделяется недостаточно внимания параметрам излучения, а для экзогенного пероксиредоксина 6 сведения о влиянии различных параметров излучения на радиозащитный эффект вовсе отсутствуют. В работе показаны особенности радиозащитного эффекта пероксиредоксина 6 и его мутантной формы Prx6-C47S (не обладающей пероксидазной активностью) при внутривенном введении (20 мкг/г) мышам незадолго до облучения рентгеновским или γ-излучением с различной мощностью дозы и временем воздействия. Выживаемость животных в группах «10 Гр γ-облучение, 0.125 Гр/мин» и «7 Гр рентгеновское облучение, 1 Гр/мин» (разница в 8 раз по мощности дозы и по времени воздействия) была сопоставима как для контрольных, так и для опытных групп.

Об авторах

Е. Е Карманова

Институт биофизики клетки Российской академии наук - обособленное подразделение ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

Пущино, Россия

Р. Г Гончаров

Институт биофизики клетки Российской академии наук - обособленное подразделение ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

Email: yanchenkoay@mpei.ru
Пущино, Россия

В. И Брусков

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН

Пущино, Россия

В. И Новоселов

Институт биофизики клетки Российской академии наук - обособленное подразделение ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

Пущино, Россия

М. Г Шарапов

Институт биофизики клетки Российской академии наук - обособленное подразделение ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук»

Email: sharapov.mg@yandex.ru
Пущино, Россия

Список литературы

  1. V. L. Martinez Marignac, L. Mondragon, and Favant J. L. Sources of ionizing radiation and their biological effects: An interdisciplinary view, from the physics to cell and molecular biology. Clin. Cancer Investig. J, 8 (4), 129—138 (2019).
  2. Hirota Y., Masunaga S., Kondo N., Kawabata S., Hirakawa H., Yajima H., Fujimori A., Ono K., Kuroiwa T., and Miyatake S. High linear-energy-transfer radiation can overcome radioresistance of glioma stem-like cells to low linear-energy-transfer radiation. J. Radiat. Res., 55 (1), 75-83 (2014). doi: 10.1093/jrr/rrt095
  3. Fischer J., Eglinton T. W., Frizelle F. A., and Hampton M. B. Peroxiredoxins in colorectal cancer: predictive biomarkers of radiation response and therapeutic targets to increase radiation sensitivity? Antioxidants (Basel), 7 (10), 136 (2018). doi: 10.3390/antiox7100136
  4. Checker R., Bhilwade H. N., Nandha S. R., Patwardhan R. S., Sharma D., and Sandur S. K. Withaferin A, a steroidal lactone, selectively protects normal lymphocytes against ionizing radiation induced apoptosis and genotoxicity via activation of ERK/Nrf-2/HO-1 axis. Toxicol. Appl. Pharmacol., 461, 116389 (2023). doi: 10.1016/j.taap.2023.116389
  5. Zhou T., Zhang L.-Y., He J.-Z., Miao Z.-M., Li Y.-Y., Zhang Y.-M., Liu Z.-W., Zhang S.-Z., Chen Y., Zhou G.-C., and Liu Y.-Q. Review: mechanisms and perspective treatment of radioresistance in non-small cell lung cancer. Front. Immunol., 14, 1133899 (2023). doi: 10.3389/fimmu.2023.1133899
  6. Porrazzo A., Cassandri M., D'Alessandro A., Morciano P., Rota R., Marampon F., and Cenci G. DNA repair in tumor radioresistance: insights from fruit flies genetics. Cell Oncol. (Dordr.), 47 (3), 717-732 (2024). doi: 10.1007/s13402-023-00906-6
  7. Obrador E., Salvador R., Villaescusa J. I., Soriano J. M., Estrela J. M., and Montoro A. (2020). Radioprotection and radiomitigation: from the bench to clinical practice. Biomedicines, 8 (11), 461 (2020). doi: 10.3390/biomedicines8110461
  8. Cerda M. B., Lloyd R., Batalla M., Giannoni F., Casal M., and Policastro, L. Silencing peroxiredoxin-2 sensitizes human colorectal cancer cells to ionizing radiation and oxaliplatin. Cancer Lett., 388, 312-319 (2017). doi: 10.1016/j.canlet.2016.12.009
  9. Hao J., Song Z., Su J., Li L., Zou L., and Zou K. The PRX-1/TLR4 axis promotes hypoxia-induced radiotherapy resistance in non-small cell lung cancer by targeting the NF-KB/p65 pathway. Cell. Signal., 110, 110806 (2023). doi: 10.1016/j.cellsig.2023.110806
  10. Li J., Sun Y., Zhao X., Y. Ma, Y. Xie, S. Liu, B. Hui, X. Shi, X. Sun, and Zhang X. Radiation induces IRAK1 expression to promote radioresistance by suppressing autophagic cell death via decreasing the ubiquitination of PRDX1 in glioma cells. Cells Death Dis., 14 (4), 259 (2023). doi: 10.1038/s41419-023-05732-0
  11. Ding N., Jiang H., Thapa P., Hao Y., Alshahrani A., Allison D., Izumi T., Rangnekar V. M., Liu X., and Wei Q. Peroxiredoxin IV plays a critical role in cancer cell growth and radioresistance through the activation of the Akt/GSK3 signaling pathways. J. Biol. Chem., 298 (7), 102123 (2022). doi: 10.1016/j.jbc.2022.102123
  12. Аклеев А. В. Радиобиологические закономерности реакции нормальных тканей при лучевой терапии опухолей. Радиац. биол. Радиоэкол., 54 (3), 241 (2014).
  13. Forshaw T. E., Holmila R., Nelson K. J., Lewis J. E., Kemp M. L., Tsang A. W., Poole L. B., Lowther W. T., and Furdui C. M. Peroxiredoxins in cancer and response to radiation therapies. Antioxidants, 8 (1), 11 (2019). doi: 10.3390/antiox8010011
  14. Novoselova E. G., Sharapov M. G., Lunin S. M., Parfenyuk S. B., Khrenov M. O., Mubarakshina E. K., Kuzekova A. A., Novoselova T. V., Goncharov R. G., and Glushkova O. V. Peroxiredoxin 6 applied after exposure attenuates damaging effects of X-ray radiation in 3T3 mouse fibroblasts. Antioxidants 10 (12), 1951 (2021). doi: 10.3390/antiox10121951
  15. Sharapov M. G., Novoselov V. I., and Gudkov S. V. Radioprotective role of peroxiredoxin 6. Antioxidants, 8 (1), 15 (2019). doi: 10.3390/antiox8010015
  16. Новоселов В. И. Роль пероксиредоксинов при окислительном стрессе в органах дыхания. Пульмонология, 1, 83-87 (2012).
  17. Sharapov M. G., Goncharov R. G., Parfenyuk S. B., Glushkova O. V., and Novoselov V. I. The role of phospholipase activity of peroxiredoxin 6 in its transmembrane transport and protective properties. Int. J. Mol. Sci., 23 (23), 15265 (2022). doi: 10.3390/ijms232315265
  18. Salovska B., Kondelova A., Pimkova K., Liblova Z., Pribyl M., Fabrik I., Bartek J., Vajrychova M., and Hodny Z. Peroxiredoxin 6 protects irradiated cells from oxidative stress and shapes their senescence-associated cytokine landscape. Redox Biol. 49, 102212 (2022). doi: 10.1016/j.redox.2021.102212
  19. Sharapov M. G., Novoselov V. I., Fesenko E. E., Bruskov V. I., and Gudkov S. V. The role of peroxiredoxin 6 in neutralization of X-ray mediated oxidative stress: Effects on gene expression, preservation of radiosensitive tissues and postradiation survival of animals. Free Rad. Res. 51 (2), 148-166 (2017). doi: 10.1080/10715762.2017.1289377
  20. Sharapov M. G., Novoselov V. I., and Ravin V. K. The cloning, expression, and comparative analysis of peroxiredoxin 6 from various sources. Mol. Biol., 43, 465-471 (2009). doi: 10.1134/S0026893309030145
  21. Nagataki S. and Takamura N. Radioactive doses - predicted and actual - and likely health effects. Clin. Oncol. (R. Coll. Radiol.), 28 (4), 245-254 (2016). doi: 10.1016/j.clon.2015.12.028
  22. Jeon J. Review of therapeutic applications of radiolabeled functional nanomaterials. Int. J. Mol. Sci., 20, 2323 (2019). doi: 10.3390/ijms20092323
  23. Down J. D., Easton D. F., and Steel G. G. Repair in the mouse lung during low dose-rate irradiation. Radiother. Oncol., 6 (1), 29-42 (1986). doi: 10.1016/s0167-8140(86)80107-4
  24. Thames H. D. An “incomplete-repair” model for survival after fractionated and continuous irradiations. Int. J. Radiat. Biol., 47 (1), 319-339 (1985). doi: 10.1080/09553008514550461
  25. Richardson R. B. Ionizing radiation and aging: rejuvenating an old idea. Aging (Albany NY), 1 (11), 887-902 (2009). doi: 10.18632/aging.100081
  26. Kang H., Kim B., Park J., Youn H.-S., and Youn B.-H. The Warburg effect on radioresistance: Survival beyond growth. Biochim. Biophys. Acta, 1878 (6), 188988 (2023). doi: 10.1016/j.bbcan.2023.188988
  27. Mao G., Yao Y., and Kong Z. Long term exposure to Y-rays induces radioresistance and enhances the migration ability of bladder cancer cells. Mol. Med. Rep., 18 (6), 5834-5840 (2018). doi: 10.3892/mmr.2018.9605
  28. Chen N., Wu L., Yuan H., and Wang J. ROS/Autopha-gy/Nrf2 pathway mediated low-dose radiation induced radio-resistance in human lung adenocarcinoma A549 cell. Int. J. Biol. Sci., 11 (7), 833-844 (2015). doi: 10.7150/ijbs.10564
  29. Abad E., Graifer D., and Lyakhovich A. DNA damage response and resistance of cancer stem cells. Cancer Lett., 474, 106-117 (2020). doi: 10.1016/j.canlet.2020.01.008
  30. Fan M., Ahmed K. M., Coleman M. C., Spitz D. R., and Li J. J. Nuclear factor-кВ and manganese superoxide dismutase mediate adaptive radioresistance in low-dose irradiated mouse skin epithelial cells. Cancer Res., 67 (7), 3220-3228 (2007). doi: 10.1158/0008-5472.CAN-06-2728
  31. Steel G. G., McMillan T. J., and Peacock J. H. The 5Rs of radiobiology. Int. J. Radiat. Biol., 56 (6), 1045 (1989). doi: 10.1080/09553008914552491
  32. Villar S. F., Ferrer-Sueta G., and Denicola A. The multifaceted nature ofperoxiredoxins in chemical biology. Curr. Opin. Chem. Biol., 76, 102355 (2023). doi: 10.1016/j.cbpa.2023.102355
  33. Jeon H.-J., Park Y. S., Cho D.-H., Kim J.-S., Kim E., Chae H. Z., Chun S.-Y., and Oh J. S. Peroxiredoxins are required for spindle assembly, chromosome organization, and polarization in mouse oocytes. Biochem. Biophys. Res. Commun., 489 (2), 193 (2017). doi: 10.1016/j.bbrc.2017.05.127
  34. Kim Y. J., Lee W. S., Ip C., Chae H. Z., Park E. M., and Park Y. M. Prx1 suppresses radiation-induced c-Jun NH2-terminal kinase signaling in lung cancer cells through interaction with the glutathione S-transferase Pi/c-Jun NH2-terminal kinase complex. Cancer Res., 66 (14), 7136-7142 (2006). doi: 10.1158/0008-5472.CAN-05-4446
  35. Son Y. W., Cheon M. G., Kim Y., and Jang H. H. Prx2 links ROS homeostasis to stemness of cancer stem cells. Free Radic. Biol. Med., 134, 260-267 (2019).
  36. M. De Martino, C. Daviaud, E. Hajjar, and C. Vanpouille-Box, Int. Rev. Cell Mol. Biol., 376, 121 (2023). doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2019.01.001
  37. Li H., Benipal B., Zhou S., Dodia C., Chatterjee S., Tao J. Q., Sorokina E. M., Raabe T., Feinstein S. I., and Fisher A. B. Critical role of peroxiredoxin 6 in the repair of peroxidized cell membranes following oxidative stress. Free Radic. Biol. Med., 87, 356-365 (2015). doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2015.06.009
  38. Григорьев П. А., Шарапов М. Г. и Новоселов В. И. Потенциал-зависимые катионные каналы, формируемые пероксиредоксином-6 в липидном бислое. Биофизика, 60 (4), 696-699 (2015).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024