Molekulyarnaya Meditsina (Molecular medicine)Molekulyarnaya Meditsina (Molecular medicine)Молекулярная медицина1728-29182499-9490Russkiy Vrach Publishing House63366810.29296/24999490-2024-03-06ReviewsОбзорыReview ArticleFeatures of proliferation and apoptosis of pancreatic cells after administration of n-acetylcysteine in a model of acute post-radiation pancreatitisОсобенности пролиферации и апоптоза клеток поджелудочной железы после введения N-ацетилцистеина в модели острого постлучевого панкреатитаhttps://orcid.org/0000-0001-8447-2600DemyashkinGrigory A.ДемяшкинГригорий Александрович
Russian Federation

Doctor of Medical Sciences, Professor, Director of the Scientific and Educational Resource Center “Innovative Technologies of Immunophenotyping, Digital Spatial Profiling and Ultrastructural Analysis”

доктор медицинских наук, заведующий лабораторией гистологии и иммуногистохимии Института трансляционной медицины и биотехнологии, ведущий научный сотрудник Научно-образовательного ресурсного центра «Инновационные технологии иммунофенотипирования, цифрового пространственного профилирования и ультраструктурного анализа»

dr.dga@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8347-4556AtyakshinDmitry A.АтякшинДмитрий Андреевич
Russian Federation

Doctor of Medical Sciences, Head of the Laboratory of Histology and Immunohistochemistry of the Institute of Translational Medicine and Biotechnology, leading researcher at the Scientific and Educational Resource Center «Innovative technologies of immunophenotyping, digital spatial profiling and ultrastructural analysis»

доктор медицинских наук, профессор, директор Научно-образовательного ресурсного центра «Инновационные технологии иммунофенотипирования, цифрового пространственного профилирования и ультраструктурного анализа»

atyakshin-da@rudn.ruhttps://orcid.org/0009-0004-7308-8450UgurchievaDali I.УгурчиеваДали Ибрагимовна
Russian Federation

graduate student of the Scientific and Educational Resource Center “Innovative Technologies of Immunophenotyping, Digital Spatial Profiling and Ultrastructural Analysis”

аспирант Научно-образовательного ресурсного центра «Инновационные технологии иммунофенотипирования, цифрового пространственного профилирования и ультраструктурного анализа»

daliyagurchieva@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-2308-6313YakimenkoVladislav A.ЯкименкоВладислав Андреевич
Russian Federation

graduate student at the Institute of Translational Medicine and Biotechnology

аспирант Института трансляционной медицины и биотехнологии

Yavladislav87@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-6235-1020VadyukhinMatvey A.ВадюхинМатвей Анатольевич
Russian Federation

student of the Institute of Clinical Medicine named after N.V. Sklifosovsky

студент Института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского

vma20@mail.ruFirst Moscow State Medical University named after I.M. Sechenov (Sechenov University) Ministry of Health of the Russian FederationФедеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice LumumbaРоссийский университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы2406202422340442306202423062024Copyright ©; 2024, Russkiy Vrach Publishing HouseCopyright ©; 2024, ИД "Русский врач"2024Russkiy Vrach Publishing HouseИД "Русский врач"https://journals.eco-vector.com/1728-2918/article/view/633668

Studies of post-radiation lesions of the pancreas after irradiation with charged particles (electrons, protons) are few, however, electron therapy is one of the promising methods in radiobiology and can be used to model post-radiation pancreatitis. The mechanisms of radiation-induced damage to the pancreas have not been fully elucidated, and studies of the life cycle of pancreatic cells after electron irradiation are rare. In addition, it is interesting to study changes in the proliferative-apoptotic balance of pancreatic structures protected from the effects of ionizing radiation by the introduction of N-acetylcysteine (NAC).

Material and methods. Wistar rats (n=50) were divided into four experimental groups: I – control (n=10); II (n=20) – fractional local irradiation with electrons; III (n=20) – administration of NAC before electron irradiation; IV (n=10) – administration of NAC. Animals of all groups (I – IV) were removed from the experiment a week after the last fraction. Fragments of pancreatic cancer were prepared for morphological and immunohistochemical tests (with antibodies to Ki-67 and caspase-8). Data are expressed as mean ± standard deviation. In the case of a normal distribution, the Student’s t-test was used, in the case of a non-normal distribution, the Mann–Whitney U-test was used.

Results. In group II, a week after fractional irradiation with electrons at a total dose of 25 Gy, an increase in the proportion of Ki-67-immunopositive cells and a decrease in the number of caspase-8-stained cells of pancreatic islets were found. Pre-irradiation administration of NAC reduced the degree of radiation damage to the pancreas, and staining parameters with antibodies to Ki-67 and caspase-8 were almost close to control values.

Conclusion. An immunohistochemical study of the pancreas revealed that local irradiation with electrons in summary dose 25 Gy after a week leads to a shift in the proliferative-apoptotic balance towards the death of pancreatic cells, which is partially restored with pre-irradiation administration of NAC, which indicates its protective effect.

Исследования постлучевых поражений поджелудочной железы (ПЖЖ) после облучения заряженными частицами (электроны, протоны) немногочисленны, однако электронотерапия является одним из перспективных методов в радиобиологии и может быть использована для моделирования пострадиационного панкреатита. Механизмы радиационно-индуцированного повреждения поджелудочной железы окончательно не раскрыты, а исследования жизненного цикла клеток ПЖЖ после облучения электронами единичны. Кроме того, интересным представляется изучение изменений пролиферативно-апоптотического баланса структур ПЖЖ, защищенных от воздействия ионизирующего излучения введением N-ацетилцистеина (NAC).

Материал и методы. Крысы породы Вистар (Rattus Wistar; n=50) были поделены на 4 экспериментальные группы: I – контрольная (n=10); II (n=20) – фракционное локальное облучение электронами; III (n=20) – введение NAC перед облучением электронами; IV (n=10) – введение NAC. Животных всех групп (I–IV) выводили из эксперимента через 1 нед после последней фракции. Фрагменты ПЖЖ готовили для проведения морфологического и иммуногистохимического (ИГХ) (с антителами к Ki-67 и каспазе-8). Данные выражены как среднее значение ± стандартное отклонение. В случае нормального распределения применяли t-тест Стьюдента, в случае ненормального распределения – U-тест Манна–Уитни.

Результаты. Во II группе через 1 нед после фракционного облучения электронами в суммарной дозе 25 Гр обнаружили увеличение доли Ki-67-иммунопозитивных и уменьшение количества каспаза-8-окрашенных клеток панкреатических островков. Предлучевое введение NAC снижало степень радиационного повреждения ПЖЖ, а показатели окрашивания с антителами к Ki-67 и каспазе-8 были практически приближены к контрольным значениям.

Заключение. При ИГХ исследовании ПЖЖ выявили, что локальное облучение электронами в суммарной облучающей дозе 25 Гр через 1 нед приводит к смещению пролиферативно-апоптотического баланса в сторону гибели экзокринных панкреатоцитов и эндокриноцитов, который частично восстанавливается при предлучевом введении NAC, что указывает на его протективный эффект.

pancreaspancreatic isletelectron irradiationlife cycleapoptosisподжелудочная железапанкреатический островокоблучение электронамижизненный циклапоптозРадиационная защита и безопасность источников излучения: Международные основные нормы безопасности. Серия норм безопасности МАГАТЭ No. GSR Part 3. 2015; 477. [Radiation protection and safety of radiation sources: International Basic Safety Standards. IAEA Safety Standard Series No. GSR Part 3. 2015; 477 (In Russian)]Санитарные правила и нормативы СанПиН 2.6.1.2523-09 «Нормы радиационной безопасности НРБ-99/2009» (утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 7 июля 2009 г. N 47). [Sanitary rules and standards SanPiN 2.6.1.2523-09 «Radiation Safety Standards NRB-99/2009» (In Russian)]Singh V.K., Seed T.M. Pharmacological management of ionizing radiation injuries: current and prospective agents and targeted organ systems. Expert. Opin. Pharmacother. 2020; 21 (3): 317–37. DOI:10.1080/14656566.2019.1702968Donya M., Radford M., ElGuindy A., Firmin D., Yacoub M.H. Radiation in medicine: Origins, risks and aspirations. Glob. Cardiol. Sci. Pract. 2014; 2014 (4): 437–48. DOI: 10.5339/gcsp.2014.57Cervelli T., Panetta D., Navarra T., Gadhiri S., Salvadori P., Galli A., Caramella D., Basta G., Picano E., Del Turco S. A New Natural Antioxidant Mixture Protects against Oxidative and DNA Damage in Endothelial Cell Exposed to Low-Dose Irradiation. Oxid. Med. Cell Longev. 2017; 2017: 9085947. DOI: 10.1155/2017/9085947Campesi I., Brunetti A., Capobianco G., Galistu A., Montella A., Ieri F., Franconi F. Sex Differences in X-ray-Induced Endothelial Damage: Effect of Taurine and N-Acetylcysteine. Antioxidants. 2023; 12: 77. DOI: 10.3390/ antiox12010077Topcu A., Mercantepe F., Rakici S., Tumkaya L., Uydu H.A., Mercantepe T. An investigation of the effects of N-acetylcysteine on radiotherapy-induced testicular injury in rats. Naunyn Schmiedebergs Arch. Pharmacol. 2019; 392 (2): 147–57. DOI: 10.1007/s00210-018-1581-6You S.H., Cho M.Y., Sohn J.H., Lee C.G. Pancreatic radiation effect in apoptosis-related rectal radiation toxicity. J. Radiat. Res. 2018; 59 (5): 529–40. DOI: 10.1093/jrr/rry043Okazaki R. Role of p53 in Regulating Radiation Responses. Life (Basel). 2022; 12 (7): 1099. DOI:10.3390/life12071099Sahar M. El Agaty and Asmaa Ibrahim Ahmed. Pathophysiological and immunohistochemical analysis of pancreas after renal ischemia/reperfusion injury: protective role of melatonin. Archives of Physiology and Biochemistry. 2020; 126 (3): 264–75. DOI: 10.1080/13813455.2018.1517182Reisz J.A., Bansal N., Qian J., Zhao W., Furdui C.M. Effects of ionizing radiation on biological molecules--mechanisms of damage and emerging methods of detection. Antioxid. Redox. Signal. 2014; 21 (2): 260–92. DOI:10.1089/ars.2013.5489Mercantepe F., Topcu A., Rakici S., Tumkaya L., Yilmaz A. The effects of N-acetylcysteine on radiotherapy-induced small intestinal damage in rats. Exp. Biol. Med. (Maywood). 2019; 244 (5): 372–9. DOI:10.1177/1535370219831225