EFFECTS OF LASER-INDUCED THERMOTHERAPY ON M-1 SARCOMA GROWTH KINETICS AND MORPHOLOGY

Abstract


The parameters of M-1 sarcoma growth and morphology after laser-induced thermotherapy (LITT) were studied. The antitumor effect of LITT was mainly due to destruction of the microcirculatory bed and development of necrosis. These results can serve as the theoretical base for development of LITT protocol for clinical practice.

Full Text

Малоинвазивные щадящие лазерные технологии существенно уменьшают сроки и стоимость лечения, риск и тяжесть осложнений, представляя особый интерес в связи с возможностью их широкого использования [2]. Метод лазероиндуцированной термотерапии (ЛИТТ) основан на необратимости повреждения патологических клеток и тканей при воздействии высокой температуры (43—45°С) и отсутствии повреждений со стороны здоровой окружающей ткани [1]. Цель работы — изучить влияние ЛИТТ на кинетику роста и морфологию саркомы М-1. Материалы и методы Исследование проведено на половозрелых самцах белых беспородных крыс массой тела 160—180 г, содержавшихся в условиях вивария при естественном освещении и сбалансированном рационе питания в осенне-зимний период времени. Объектом исследования служила быстрорастущая соединительнотканная опухоль — саркома М-1. Она достаточно агрессивна, и ее самопроизвольное рассасывание наблюдается редко. Саркома М-1 относится к неметастазирующим, радиорезистентным, быстрорастущим опухолям с достаточно коротким инкубационным периодом, не превышающим 5—7 дней. Животные с трансплантированной опухолью живут 4—5 нед. Эта опухоль характеризуется достаточно большой биомассой и высокой степенью перевиваемости [4]. Саркома М-1 представляет низкодифференцированную соединительно-тканную опухоль с высоким пролиферативным потенциалом и низким уровнем спонтанного апоптоза [3]. С соблюдением правил асептики из опухоли крысы-донора получили материал для имплантации, который перенесли в чашку Петри с раствором Хенкса и добавлением 50 ЕД пенициллина. Далее удалили капсулу, некротизированные и геморрагические участки паренхимы опухоли и разрезали ее на фрагменты массой по 5—6 мг. После этого с помощью троакара кусочки опухоли вводили под кожу в правое бедро животных. За 7 дней до начала эксперимента с целью повышения точности измерения опухолей проводили обработку кожи бедра депиляцион-ным кремом [4]. Размер опухолей измеряли 2—3 раза в неделю. Определяли объем новообразований по формуле: V (объем опухоли, см3) = (π/6) х D1 х D2 х D3, где D1 — длина, D2 — ширина, D3 — высота опухоли в см. Сроки для гистологического изучения саркомы были определены по динамике и дивергенции линий роста опухолей в исследуемых группах. Изучение эффективности ЛИТТ проведено на двух группах животных с имплантированными опухолями. Методом случайного отбора животных-опухоленосителей распределили на группы, в каждую вошло по 15—20 крыс (от 3 до 5 животных на каждую экспериментальную точку). При выполнении исследований после перевивки крыс с опухолевыми узлами правильной формы выделили две группы по 15 животных: 1-я — контрольная, в которой крыс-опухоленосителей не под Результаты измерений объема опухолей (в см3) и параметры кинетики саркомы М-1 в контрольной и основной (леченой) группах животных (M ± m) Группа Время от имплантации/прививки опухоли, сут (время от начала ЛИТТ, сут) Параметры кинетики по формулам и уравнениям линий тренда 10 (-2) 12 (0) 13 (1) 16 (4) 24 (12) 33 (21) G (t0 — t21) β (t0 — t4) α1/α2 Контроль- 0,11 ± 0,01 0,20 ± 0,02 — 0,73 ± 0,06 4,02 ± 0,20 12,47 ± 1,02 1,51 ± 0,13 2,86 ± 0,2 0,25/0,94 ная группа ЛИТТ (основная группа) 0,15 ± 0,03 0,28 ± 0,06 0,28 ± 0,01 0 0,02 ± 0,01 0 -0,99 ± 0,005 вергали какому-либо воздействию, 2-я— основная, где крысы-опухоленосители получили ЛИТТ. В начале экспоненциальной стадии роста опухолей на 12— 14-е сутки после прививки при достижении объема новообразований 0,2—0,4 см3 животным 2-й группы проводили ЛИТТ с помощью медицинского лазерного аппарата ЛАМИ. Параметры светового воздействия были следующие: λ (длина волны) 1060 нм; мощность излучения (Р) — 2,5 Вт. Доставку излучения в опухоль проводили с помощью моноволоконного кварцевого световода диаметром волокна 0,6 мм. В 1-й группе животных (контроль) материал для исследования брали на 12, 16, 24 и 33-е сутки роста опухолей. Во 2-й (основная) группе — через 3 ч, 1 сут, 4, 12 и 21 сут после проведения сеанса ЛИТТ. Опухоли выделяли под нембуталовым наркозом (50 мг/кг). Животных умерщвляли после завершения опытов путем дека-питации. Ткань новообразований вырезали в виде пластинок толщиной 3—4 мм с ориентацией вдоль длинной оси, фиксировали 1 сут в кислой жидкости Буэна, обезвоживали. Микротомные срезы толщиной 6 мкм помещали на предметные стекла, покрытые пленкой из поли-Ь-лизина ("Sigma"). Общую гистологию саркомы изучали на срезах, окрашенных гематоксилином и эозином. При определении скорости прироста опухолей за этот период времени вычисляли среднюю геометрическую. Кинетику роста опухолей рассчитывали по уравнениям линий тренда для участков, соответствующих определенным стадиям развития саркомы [4]. Для статистической обработки полученных результатов использовали непараметрический U-критерий Манна—Уитни. Результаты Параметры роста новообразований суммированы в таблице и на рис. 1, 2. Контрольная группа. Латентный период времени до появления опухолевых узелков составил 6—8 дней. Опухоли привились у всех животных, достигнув к 10-м суткам размера, позволяющего проводить измерения. Самопроизвольного рассасывания привившейся саркомы не выявили. В период 10—24 сут новообразования росли в узком диапазоне варьирования. В линейном масштабе рост саркомы М-1 соответствует по средним значениям кривой, характерной для большинства быстрорастущих экспериментальных новообразований. Наиболее интенсивный рост опухолей наблюдается до 24 сут (t0 — t12). В этот период кривая роста отображается экспонентой: Vt = V0 χ eat . Кривая выпрямляется в линейных координатах после 24 сут (t12—t21). В интервале времени 24—33 сут по уравнению линии тренда определяется линейная зависимость роста объема по формуле: Vt = V0 + αΐ В начальном периоде роста (t0 — t4) получен коэффициент β = 2,86 ± 0,2; в интервале t0 — t12 a 1 = 0,25; в период t12 — t21 α 2 = 0,94. По средней геометрической прирост массы новообразований составил 1,51 ± 0,13. Замедление скорости роста отдельных опухолей было отмечено с 4-й недели после имплантации. На 12—16-е сутки в начале экспоненциальной фазы роста саркома М-1 представляла новообразование с явлениями тканевой и клеточной атипии, состоящее из веретенообразных и полиморфных клеток. Опухолевые узлы отграничены от окружающих тканей тонкой соединительнотканной капсулой, инфильтрированной незначительным количеством полиморфно-ядерных лейкоцитов и мононуклеаров. Отметили зональную неоднородность сосудистого русла. Наиболее васку-ляризированы были периферические участки, прилегающие к здоровым тканям. От располагающихся в подкожной клетчатке и капсуле магистральных сосудов ответвлялись капиллярные петли, которые затем врастали в паренхиму опухоли. В подкапсульной зоне опухолевые клетки располагались рыхло, отделены а б в Рис. 1. Кинетика роста саркомы М-1 в контрольной группе. Рост опухолей: а — по средним значениям; б — в экспоненциальной фазе; в - в линейной стадии. Здесь и на рис. 2: T — время от имплантации опухоли, сут; t - время от начала ЛИТТ, сут. 59 РОССИЙСКИЙ ЖУРНАЛ КОЖНЫХ И ВЕНЕРИЧЕСКИХ БОЛЕЗНЕЙ Рис. 2. Кинетика роста саркомы М-1 после ЛИТТ, рост опухолей по средним значениям. друг от друга тонким слоем межклеточного матрикса. В участках солидного строения клетки саркомы М-1 располагались плотно. Форма ядер овальная вытянутая, в ряде случаев неправильная. На 24—33-е сутки после прививки паренхима новообразований у крыс контрольной группы сохраняла полиморфный гистеоидный тип строения. К 24-м суткам средний объем опухолей составляет 4 см3 и к 33-м суткам увеличивается до 12,5 см3. Тем ни менее не обнаружили признаков прорастания опухолевыми клетками со-единительно-тканной капсулы. Усилилась зональная неоднородность строения паренхимы. Солидный тип организации сохранялся по периферии. На препаратах, окрашенных гематоксилином и эозином, центральные зоны опухолевых узлов представлены оксифильными полями спонтанного некроза. По периферии новообразований обнаружили небольшие по размеру очаги некроза. ЛИТТ саркомы М-1. Через 3 ч после ЛИТТ микроскопически рыхлая соединительная ткань под кожей и вокруг опухолевых узлов пропитана плазмой. Определяются расширенные и полнокровные окружающие опухоль сосуды, в просвете которых формируются эритроцитарные тромбы. Вдоль погибших сосудов паренхима представлена полями и прослойками опухолевых клеток в состоянии коагуляции, между которыми отмечаются фрагменты опухолевой ткани со сжатыми и гиперхромными клетками. В просвете погибших сосудов — сетевидное эозинофильное содержимое и отдельные лейкоциты. Признаков массивного плазматического и геморрагического пропитывания паренхимы не выявили. Стенка отдельных сосудов полностью разрушена, но кровоизлияния на относительно небольшой площади. Отметили полную остановку микроциркуляции и гемодинамики в новообразовании. Через 1 сут в зоне ЛИТТ подкожная припухлость. Воспалительный вал окружает погибшие ткани. Со стороны менее поврежденных тканей пролиферация фибробластов, с участием макрофагов активная элиминация погибших клеток. Обнаружили капиллярные петли неоангиогенеза. Признаки опухоли к 4-м суткам отсутствовали. До дистрофически измененных поперечно-полосатых мышц просматривается глубокий некроз опухолей и окружающих их тканей. К 12-м суткам отметили окруженные воспалительным валом и разрастающейся соединительной тканью фрагменты зон некроза новообразований и погибшей мышечной ткани. К 21-м суткам исчезла припухлость окружающих опухоль тканей. В толще склерозирован-ной ткани — небольшие участки, содержащие небольшие группы недавно погибших и погибающих клеток новообразования. Эти зоны инфильтрированы лимфоидными клетками и макрофагами. Не выявили активной пролиферации опухолевых клеток. Таким образом, результаты исследования свидетельствуют о выраженной эффективности ЛИТТ в экспериментах на крысах с имплантированной соединительнотканной опухолью — саркомой М-1. Основное противоопухолевое действие ЛИТТ обусловлено сочетанным разрушением микроцирку-ляторного русла и развитием некроза. Полученные результаты, вероятно, могут стать теоретической основой для разработки эффективного протокола ЛИТТ в клинической практике.

References

  1. Привалов В.А., Селиверстов А.В., Ревель-Мороз Ж.А. и др. // Хирургия. — 2001. — № 4. — С. 10—13.
  2. Цыб А.Ф., Каплан М.А., Романко Ю.С., Попучиев В.В. Фотодинамическая терапия. — М.: МИА; 2009.
  3. Южаков В.В., Хавинсон В.Х., Курилец Э.С. и др. // Высокие технологии в онкологии: Материалы V Всероссийского съезда онкологов. Казань, 4—7 окт. 2000 г. — Ростов н/Д: Изд-во РГМУ; 2000. — Т. 1. — С. 237—240.
  4. Южаков В.В., Хавинсон В.Х., Фомина Н.К. и др. // Вопр. онкол. — 2001. — Т. 47, № 3. — С. 328—334.

Statistics

Views

Abstract - 21

PDF (Russian) - 2

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2012 Romanko Y.S., Molochkov V.A., Sukhova T.E., Popuchiev V.V., Molochkov A.V., Tretyakova E.I., Korenev S.V., Belyi Y.A., Akopova K.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies