Влияние различных световых режимов на некоторые циркадные ритмы трансплантируемой меланомы В16

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. На сегодняшний день известно, что нарушение режима освещения, выражающееся как удлинением светового периода, так и его сокращением, не только может повлиять на регуляцию циркадных ритмов организма, но и способствует инициированию роста новообразований.

Цель — изучение циркадной ритмичности уровня мелатонина, некоторых микроморфометрических показателей клеток опухоли и экспрессии в них генов Bmal1, Clock и Per2 у мышей с трансплантированной меланомой В16.

Материалы и методы. Исследование проведено на 75 мышах с трансплантируемой подкожно меланомой В16, разделенных на 3 группы: контрольную, в которой животных содержали при фиксированном световом режиме (свет/темнота 10/14 ч с включением света в 8:00 и выключением в 18:00); группу, находящуюся в условиях темновой депривации, с содержанием животных при постоянном освещении 24 ч/сут; группу, в которой животные пребывали в постоянной темноте. Длительность эксперимента составляла 2 нед.

Результаты. Показано, что в условиях фиксированного освещения достоверные циркадные ритмы присутствуют у всех изученных показателей, за исключением ядерно-цитоплазматического отношения, циркадных ритмов которого не выявлено ни в одной группе. Постоянная темнота приводит к перестройке всех выявленных ритмов, а постоянный свет вызывает разрушение всех циркадных ритмов, кроме ритма экспрессии Clock.

Заключение. Проведенное исследование показало, что нарушения режима освещения, будь то постоянное освещение или постоянная темнота, приводят к значительным изменениям в структуре изученных циркадных ритмов.

Полный текст

Список сокращений

ЦР — циркадные ритмы

ЯЦО — ядерно-цитоплазматическое отношение

Обоснование

Циркадная система организма млекопитающих представляет собой сложный механизм, который, контролируя экспрессию генов и различные метаболические пути, регулирует многие циклические физиологические процессы. Циркадные ритмы (ЦР) функций и процессов в организме, характеризующиеся различными амплитудно-фазовыми характеристиками, в норме строго синхронизированы между собой и с факторами внешней среды. Такая координация обеспечивает необходимый порядок в ходе этих процессов и позволяет поддерживать оптимальный уровень функционирования систем организма [1, 2].

Ряд исследований показывает связь между нарушением нормального ЦР и инициацией роста злокачественных опухолей [3, 4].

Суточная ритмичность в клетках различных органов млекопитающих поддерживается за счет колебаний экспрессии часовых генов. В то же время известно, что многие гены-супрессоры опухолей, а также гены, регулирующие клеточный цикл и апоптоз, находятся под контролем циркадных часов [5]. Исследования R. Zhou и соавт. [6] показали, что ЦР множества скрининговых биомаркеров могут выступать в качестве прогностического фактора для оценки общей выживаемости при раке молочной железы.

Показано также, что эпидермис мышей более чувствителен к индуцированному повреждению ДНК ультрафиолетовым излучением типа B в ночное время [7, 8], применение которого в ночное время приводит к более выраженному канцерогенезу в коже, чем дневное применение [9]. Эти суточные различия стираются в случае мутации в основных часовых генах Bmal1 и Cry1/Cry2, что свидетельствует о контроле изменчивости чувствительности циркадными часами. Механизмы этого явления могут лежать в области часовой периодичности вариабельности репарации ДНК, которая менее эффективна в ночное время, или быть следствием увеличения доли эпидермальных стволовых клеток в S-фазе в ночное время [10].

Имеются данные, что при новообразованиях нарушаются суточная ритмичность экспрессии генов и функционирование «клеточных часов» в опухолевых клетках [11, 12].

Основной фактор, вызывающий дезорганизацию биоритмов в современном мире в настоящее время, — нарушение соотношения продолжительности светлого и темного периодов индивидуального дня человека; частным случаем такого нарушения является световое загрязнение — воздействие света в ночное время [13]. Это явление среды практически неизбежно для современного горожанина в силу таких социальных причин, как высокая степень цифровизации всех трудовых и повседневных процессов, значительная интенсивность уличного освещения, сменная или сверхурочная работа, частые трансмеридианные перелеты, провоцирующие десинхроноз при смене часовых поясов, и т. д. [14]. В соответствии с гипотезой «циркадианной деструкции», которой придерживается большинство хронобиологов, воздействие света в ночное время приводит к нарушению эндогенной циркадной ритмичности, а также подавляет ночную секрецию мелатонина шишковидной железой [15].

По данным различных исследований, лишение организма темноты в ночное время суток связано со спонтанным онкогенезом у некоторых млекопитающих [16, 17]. Известно, что постоянное освещение наряду с другими механизмами может активировать развитие химически индуцированного онкогенеза у модельных животных, а также способствовать росту перевиваемых опухолей [18, 19].

В наших предыдущих исследованиях мы показали, что длительное воздействие постоянного освещения провоцирует усиление пролиферации клеток меланомы, вызывает более значительный рост и распространение этой опухоли, индуцирует развитие более выраженных вторичных изменений, чем у контрольных животных, приводит к периваскулярному росту и увеличению периневральной инвазии. При этом длительное содержание животных в условиях постоянной темноты приводит к значительному снижению интенсивности пролиферации опухолевых клеток, к значительной регрессии опухоли при отсутствии признаков лимфо-, внутрисосудистой и интраневральной инвазии. Эти различия в морфологических характеристиках опухоли подтверждены результатами микроморфометрического исследования ее клеток. Результаты наших предыдущих опытов также показали значительное подавление экспрессии часовых генов в клетках меланомы под действием постоянного освещения, а под влиянием постоянной темноты, напротив, она повышалась [20, 21].

Целью исследования было выявление и анализ суточной динамики и циркадной ритмичности уровня мелатонина в крови, экспрессии генов Per2, Bmal1 и Clock в клетках опухоли и некоторых микроморфометрических показателей данных клеток у мышей при перевиваемой меланоме В16.

Материалы и методы

В исследовании были использованы мыши-самцы гибридной линии BDF1 в возрасте 8 нед. (n = 75), массой тела 21–22 г. Содержание животных в виварии и все экспериментальные воздействия были стандартными и осуществлялись в соответствии с Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых в экспериментальных и других научных целях (Страсбург, 18 марта 1986 г.). Серия исследований, к которой относится данный этап эксперимента, одобрена Биоэтическим комитетом ФГБНУ «Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына».

В исследовании были использованы три равные группы мышей.

Животных контрольной группы (n = 25) содержали в условиях режима фиксированной смены света и темноты с использованием искусственного освещения люминесцентными лампами (10/14 ч, свет включали в 8:00 и выключали в 18:00).

I опытную группу (n = 25) содержали в условиях постоянного освещения.

II опытную группу (n = 25) содержали в условиях постоянной темноты.

Образцы культуры клеток меланомы B16/F10 вводили каждому животному по стандартной методике [22]. Убой животных методом дислокации шейного позвонка проводили на 15-е сутки после трансплантации меланомы. Животных выводили из эксперимента «методом временных срезов» 4 раза в сутки (9:00, 15:00, 21:00 и 03:00) для каждой группы по 6–7 животных в каждую временную точку, затем производили эвисцерацию.

Образцы меланомы фиксировали в 10 % нейтральном забуференном формалине и обрабатывали стандартными гистологическими методами с финальной заливкой в гистологическую среду Histomix (БиоВитрум, Санкт-Петербург, Россия) и приготовлением серийных срезов толщиной 5–6 мкм на микротоме Leica SM2010 R (Wetzlar, Германия). Окраску срезов гематоксилином и эозином проводили по стандартной гистологической методике [23]. Окрашенные срезы фиксировали в постоянной заливочной среде BioMount (БиоВитрум, Россия).

Для микроскопического исследования препаратов меланомы использовали микроскоп Leica DM 2500 с цифровой камерой Leica DFC 290 (Германия). Карио- и цитометрию проводили на 10 цифровых снимках случайно выбранных полей зрения, полученных с каждого исследуемого препарата при увеличениях ×200, ×400 и ×1000. Программный пакет Fiji (программа, построенная на основе ImageJ v2) с использованием необходимых плагинов применяли для проведения морфометрических исследований [24]. Измерения проводили в микрометрах после предварительной калибровки по шкале объект-микрометра. Ядерно-цитоплазматическое отношение (ЯЦО) клеток меланомы определяли по формуле:

ЯЦО = SnScell,

где Sn — площадь ядра клетки, Scell — участок цитоплазмы [25].

Для проведения иммуногистохимических исследований были использованы поликлональные кроличьи антитела Per2, Bmal1, Clock (Cloud-Clone Corp., Хьюстон, Техас, США), 1:200.

Обработанные срезы обезвоживали в спиртах и ксилоле по стандартной схеме и фиксировали в постоянной заливочной среде BioMount (БиоВитрум, Россия).

Экспрессию изучаемых генов оценивали путем подсчета процента окрашенных клеток от общего числа клеток на каждом предметном стекле и выражали в процентах положительных клеток (0–100 %) [26].

Образцы крови брали 4 раза в сутки в 9:00, 15:00, 21:00 и 03:00. Содержание мелатонина в сыворотке крови определяли с использованием коммерческого набора для иммуноферментного анализа (USCN Life Science Inc., Ухань, Китай) с помощью анализатора Sunrise (Sunrise-Basic-Tecan, Grödig, Австрия).

Построение графиков, демонстрирующих динамику величины исследуемых параметров в течение одних суток, и статистическую обработку результатов выполняли в программе GraphPad Prism v8.41 (США). Для выявления нормальности распределения использовали тест Д’Агостино – Пирсона. При нормальном распределении использовали t-тест Стьюдента для парного сравнения и тест Тьюки для сравнения трех и более групп. Различия групп исследования с контрольной оценивали с помощью теста Даннета. При ненормальном распределении использовали тест Манна – Уитни для парного сравнения и тест Данна для сравнения трех и более групп. Статистически значимыми считали различия при уровне статистической значимости (α) или вероятности ошибки отклонения от нулевой гипотезы или ниже 5 % (p < 0,05). При построении графиков изображали среднее арифметическое и стандартное отклонение. Данные отображены в формате M ± m, где M — среднее арифметическое, m — стандартное отклонение среднего арифметического.

Для статистического расчета амплитуды и акрофазы ЦР выполняли косинор-анализ — международный общепризнанный метод унифицированного исследования биологических ритмов — с использованием программы CosinorEllipse2006-1.1.

Косинор-анализ предназначен для анализа волновых процессов и обработки хронобиологических данных. При проведении анализа экспериментальные данные аппроксимировали методом наименьших квадратов синусоидой. Определяли наличие достоверного ЦР, а также его акрофазу и амплитуду [27]. Для анализа использовали данные, полученные в результате четырех измерений в течение 1 сут.

Результаты

У животных контрольной группы максимальная концентрация мелатонина в крови наблюдалась ночью, снижаясь до минимума утром. В условиях постоянной темноты суточная динамика менее выражена, а у мышей, содержащихся при постоянном освещении, она практически отсутствует (рис. 1).

Рис. 1. Суточная динамика содержания мелатонина в крови мышей. *** р ≤ 0,0005 в сравнении с показателями в 9:00; ### р ≤ 0,0005 в сравнении с показателями в предыдущую временную точку. Здесь и далее: СС — I опытная группа; ТТ — II опытная группа; Контроль — животные контрольной группы

Fig. 1. Daily dynamics of melatonin content in the blood of mice. *** p ≤ 0,0005 in comparison with the indicators at 9:00; ### р ≤ 0,0005 in comparison with the indicators at the previous time point. Here and further: СС — I experimental group; TT — II experimental group; Control — control group

 

Результаты косинор-анализа подтверждают эту закономерность, показывая, что у животных, содержащихся при фиксированном световом режиме и в условиях постоянной темноты, наблюдаются достоверные ЦР содержания мелатонина в крови: они характеризуются акрофазой в 22:14 и амплитудой 8,35 пг/мл в первом случае и акрофазой в 05:16 с амплитудой 4,25 пг/мл во втором (рис. 2).

 

Рис. 2. Результаты косинор-анализа суточной динамики содержания мелатонина в крови мышей

Fig. 2. Results of cosinor analysis of the daily dynamics of melatonin content in the blood of mice

 

Анализ суточной динамики микроморфометрических показателей клеток меланомы позволил установить, что ядра клеток меланомы у животных контрольной группы достигают максимального размера к 21:00, минимального — к 15:00. У мышей, содержащихся в постоянной темноте, сохраняется такая же картина суточной динамики, но у животных, находящихся при постоянном освещении, максимум отмечается в 9:00, а минимум — в 21:00 (рис. 3, а). Данные косинор-анализа показывают, что достоверный ЦР размера ядер клеток существует только в контрольной группе с акрофазой в 15:48 и амплитудой 1,93 мкм2 и во второй опытной группе с акрофазой в 17:39 и амплитудой 1,03 мкм2.

 

Рис. 3. Суточная динамика изучаемых микроморфометрических показателей клеток меланомы B16: а — площадь ядер; b — площадь клеток; с — ядерно-цитоплазматическое отношение. * р ≤ 0,05, ** р ≤ 0,005, *** р ≤ 0,0005 в сравнении с показателями в 9:00; # р ≤ 0,05, ## р ≤ 0,005, ### р ≤ 0,0005 в сравнении с показателями в предыдущую временную точку

Fig. 3. Daily dynamics of the studied micromorphometric parameters of B16 melanoma cells: a — nuclei area; b — cell area; c — nuclear-cytoplasmic ratio. * p ≤ 0,05, ** p ≤ 0,005, *** p ≤ 0,0005 in comparison with the indicators at 9:00; # p ≤ 0,05, ## р ≤ 0,005, ### р ≤ 0,0005 in comparison with the indicators at the previous time poin

 

В то же время в контрольной группе суточная динамика размеров клеток меланомы демонстрирует максимум в 15:00 и минимум в 21:00. В условиях постоянной темноты максимум смещается на 9:00, а минимум приходится на 3:00. При постоянном освещении с тем же максимумом минимальные размеры клеток наблюдаются в 21:00 (рис. 3, b). Косинор-анализ установил, что достоверные ЦР присутствуют только для первых двух групп, с акрофазами в 10:19 и 5:38 утра и амплитудами 29,66 и 12,24 мкм2 соответственно.

Суточная динамика ЯЦО в контрольной и первой экспериментальной (свет/свет) группах характеризовалась максимумом в 21:00 и минимумом в 9:00 (рис. 3, с), в I опытной группе максимум смещался к 9:00, а минимум — к 3:00; при этом в результате косинор-анализа ни в одной из групп не было обнаружено достоверного ЦР (рис. 4).

 

Рис. 4. Результаты косинор-анализа суточной динамики площади ядра (a), клетки (b) и ядерно-цитоплазматическое отношение (c) клеток меланомы B16

Fig. 4. Results of cosinor analysis of the daily dynamics of the area of the nucleus (a), cell (b) and nuclear-cytoplasmic ratio (c) of B16 melanoma cells

 

Суточная динамика экспрессии Bmal1 в клетках опухолей контрольных животных и мышей, содержащихся в постоянной темноте, характеризуется максимумом в 9:00 и минимумом в 21:00, тогда как у животных, содержащихся при постоянном режиме освещения, минимум отмечается в 9:00, а максимум — в 3:00 (рис. 5, а). Акрофазы отмечались в 8:38 в контрольной группе и в 2:26 во II опытной группе с амплитудами 1,73 и 0,74 % соответственно, а в I опытной группе достоверного ЦР не обнаружено.

 

Рис. 5. Суточная динамика экспрессии изученных генов в клетках меланомы B16: а — Bmal1; b — Clock; с — Per2. * р ≤ 0,05, ** р ≤ 0,005, *** р ≤ 0,0005 в сравнении с показателями в 9:00; # р ≤ 0,05, ## р ≤ 0,005, ### р ≤ 0,0005 в сравнении с показателями в предыдущую временную точку

Fig. 5. Daily dynamics of expression of the studied genes in B16 melanoma cells: a — Bmal1; b — Clock; c — Per2. * p ≤ 0,05, ** p ≤ 0,005, *** p ≤ 0,0005 in comparison with the indicators at 9:00; # p ≤ 0,05, ## р ≤ 0,005, ### р ≤ 0,0005 in comparison with the indicators at the previous time point

 

Экспрессия Clock в контрольной группе характеризуется максимумом в 9:00 и минимумом в 21:00; у животных I опытной группы максимум отмечался в 3:00, минимум — в 15:00, а у мышей II опытной группы максимум экспрессии отмечен в 3:00, минимум — в 15:00 (рис. 5, b). По результатам косинор-анализа ЦР присутствуют во всех группах и характеризуются акрофазами в 9:09, 0:31 и 0:24 с амплитудами 1,54, 1,50 и 5,41 % соответственно.

Экспрессия Per2 в контроле максимальна в 3:00, снижаясь до минимума к 15:00. Во II опытной группе при максимуме в 9:00 Per2 наименее интенсивно экспрессируется в 21:00. У животных, содержавшихся при постоянном освещении, максимум экспрессии отмечался в 3:00, минимум — в 9:00 (рис. 5, c). Достоверный ЦР этого параметра был отмечен только в контрольной и II опытной группе. В контрольной группе амплитуда ритма составила 1,96 % с акрофазой в 2:41, а у животных II опытной группы амплитуда составила 0,82 % с акрофазой в 5:10 (рис. 6).

 

Рис. 6. Результаты косинор-анализа суточной динамики экспрессии Bmal1 (а), Clock (b) и Per2 (c) клеток меланомы B16

Fig. 6. Results of cosinor analysis of the daily dynamics of expression of Bmal1 (a), Clock (b) and Per2 (c) in B16 melanoma cells

 

Обсуждение и заключение

Проведенное исследование показало, что нарушения режима освещения, будь то постоянное освещение или постоянная темнота, приводят к значительным изменениям в структуре изученных ЦР.

Мы установили, что ЦР мелатонина, характерный для фиксированного светового режима, в условиях постоянной темноты перестраивается и разрушается под воздействием постоянного освещения. Это можно объяснить тем, что мелатонин синтезируется и секретируется шишковидной железой ночью при нормальном соотношении свет/темнота. Эндогенный ритм секреции этого гормона генерируется супрахиазматическими ядрами гипоталамуса и строго подчиняется световому циклу. Световые сигналы способны подавлять выработку мелатонина или синхронизировать ее по графику освещенности (фотосмещение ритма) [28]. Соответственно, в условиях нарушения цикла свет/темнота нарушается и циркадная ритмичность выработки мелатонина. В условиях постоянной темноты ритм становится свободным, не подверженным влиянию внешних времязадатчиков, а при постоянном освещении выработка мелатонина шишковидной железой радикально снижается.

Воздействие мелатонина на клетки может осуществляться через рецепторы мелатонина, расположенные на цитоплазматической мембране. В плазматической мембране охарактеризованы три типа М-рецепторов: МТ1 (М1a, MTNR1A), МТ2 (M1b, MTNR1B) и МТ3 (M1c, MTNR1C) [29]. Первые два типа выявлены у человека. Они относятся к классу серпентиновых рецепторов и связаны с G-белками. Рецепторы МТ1 обнаружены в супрахиазматических ядрах гипоталамуса, передней доле гипофиза, кишечнике, почках и клетках меланомы [30].

Ритмы экспрессии Bmal1 и Per2 в опухолевых клетках сохранялись под воздействием постоянной темноты, но нарушались в условиях постоянного освещения. По-видимому, это связано с изменением ЦР выработки мелатонина, возникающим под влиянием постоянной темноты, и разрушением ЦР и дефицитом эпифизарного мелатонина при постоянном освещении. Известно, что одним из физиологических эффектов мелатонина является синхронизация экспрессии часовых генов, в первую очередь Bmal1 и Per2. Вызывает ряд вопросов тот факт, что ритм экспрессии Clock не нарушался как при постоянном освещении, так и при постоянной темноте. Примечательно также, что акрофазы этого ритма в группах с нарушением светового режима практически совпадают. Приходится констатировать, что во многих работах, посвященных изучению участия мелатонина в работе основных генов биологических часов на различных стадиях их экспрессии в тканях, получены данные, которые с трудом укладываются в какую-то простую умозрительную модель. Спектр возможных эффектов мелатонина на регуляцию основных генов биологических часов очень разнообразен, иерархичен и, вероятно, специфичен для различных тканей и органов [31, 32].

Анализ ритмики микроморфометрических показателей также свидетельствует, что достоверные ЦР площади опухолевых клеток и их ядер присутствуют только в первых двух группах (контроль и темнота/темнота), но разрушаются при постоянном освещении. В свою очередь, ЦР ЯЦО не наблюдался ни в одной из групп, что, по-видимому, связано с высокой частотой морфофункциональных изменений в опухолевой клетке.

Влияние мелатонина на морфологические и функциональные показатели может осуществляться через МТ1-, МТ2- и, возможно, МТ3-мелатониновые рецепторы клетки, а также реализоваться без них, поскольку известно, что мелатонин, обладающий липофильностью и малыми размерами молекулы, способен проникать как в цитоплазму, так и в кариоплазму без помощи рецепторов. В любом случае этот вопрос требует дальнейшего изучения.

Таким образом, исследование показало, что нарушение светового режима вызывает существенные изменения ЦР изучаемых показателей клеток трансплантируемой меланомы В16. При этом если постоянная темнота в большинстве случаев вызывает изменение структуры изучаемых ритмов, то при постоянном освещении происходит их разрушение.

Дополнительная информация

Источник финансирования. Работа выполнена в рамках государственного задания НИИ морфологии человека имени академика А.П. Авцына ФГБНУ «Российский научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского» № 122030200535-1 и государственного задания ФГБУН «Инститyт пpoблeм xимичeскoй физики Poссийскoй aкадeмии нayк» АААА-А19-119071890015-6.

Funding source. The work was carried out within the framework of the state task of Avtsyn Research Institute of Human Morphology of Petrovsky National Research Centre of Surgery, No. 122030200535-1 and state task of Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry АААА-А19-119071890015-6.

Соблюдение этических норм. Исследование одобрено Биоэтическим комитетом ФГБНУ «Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына» (протокол № 34 (10) от 14.03.2022).

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Наибольший вклад распределен следующим образом: Д.А. Арешидзе, М.А. Козлова, З.В. Гиоева, Д.В. Мищенко, Т.В. Безуглова, У.Ю. Аллаярова — концепция и дизайн исследования; М.А. Козлова, А.И. Ануркина — постановка опытов, обработка материала; Д.А. Арешидзе, М.А. Козлова, В.П. Черников, М.В. Мнихович — проведение анализа и интерпретация полученных данных; Д.А. Арешидзе, М.А. Козлова, М.В. Мнихович — написание текста статьи; Д.А. Арешидзе, М.А. Козлова, В.П. Черников — редактирование текста статьи.

Additional information

Ethics approval. This research was approved by the Bioethical Committee of the Avtsyn Research Institute of Human Morphology (protocol No. 34 (10) dated 14.03.2022).

Competing interests. The authors declare no competing of interest.

Author сontribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the study, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the article, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the study.

Personal contribution of each author: D.A. Areshidze, M.A. Kozlova, Z.V. Gioeva, D.V. Mishchenko, T.V. Bezuglova, U.Yu. Allayarova — concept and design research; M.A. Kozlova, A.I. Anurkina — staging experiments, processing material; D.A. Areshidze, M.A. Kozlova, V.P. Chernikov, M.V. Mnikhovich — conducting analysis and interpretation of the obtained data; D.A. Areshidze, M.A. Kozlova, M.V. Mnikhovich — writing the text of the article; D.A. Areshidze, M.A. Kozlova, V.P. Chernikov — editing the text of the article.

×

Об авторах

Давид Александрович Арешидзе

Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского

Автор, ответственный за переписку.
Email: labcelpat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3006-6281
SPIN-код: 4348-6781

канд. биол. наук, заведующий лабораторией патологии клетки

Россия, 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3

Мария Александровна Козлова

Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского

Email: ma.kozlova2021@outlook.com
ORCID iD: 0000-0001-6251-2560
SPIN-код: 5647-1372

канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории патологии клетки

Россия, 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3

Денис Валерьевич Мищенко

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: mdv@icp.ac.ru
ORCID iD: 0000-0003-3779-3211
SPIN-код: 4213-3318

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник группы экспериментальной химиотерапии опухолей

Россия, Черноголовка

Валерий Петрович Черников

Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского

Email: 1200555@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3253-6729
SPIN-код: 3125-7837

канд. мед. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории патологии клетки

Россия, 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3

Татьяна Васильевна Безуглова

Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского

Email: bezuglovat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7792-1594
SPIN-код: 3943-4400

канд. биол. наук, заместитель директора по научной работе

Россия, 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3

Максим Валерьевич Мнихович

Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского

Email: mnichmaxim@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7147-7912
SPIN-код: 6975-6677

канд. мед. наук, ведущий научный сотрудник центральной патологоанатомической лаборатории

Россия, 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3

Зарина Владиславовна Гиоева

Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского

Email: gioeva_z@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5456-8692
SPIN-код: 9210-9726

канд. мед. наук, заведующая центральной патологоанатомической лабораторией

Россия, 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3

Угульжан Юлдашовна Аллаярова

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: bezuglovat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8264-0997
SPIN-код: 4996-3473

младший научный сотрудник группы экспериментальной химиотерапии опухолей

Россия, Черноголовка

Анна Игоревна Ануркина

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: anyaaai1925@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-0011-1114
SPIN-код: 9812-3412

лаборант-исследователь лаборатории патологии клетки

Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Panda S. Circadian physiology of metabolism // Science. 2016. Vol. 354, No. 6315. P. 1008–1015. doi: 10.1126/science.aah4967
  2. Zimmet P., Alberti K.G.M.M., Stern N. et al. The circadian syndrome: is the metabolic syndrome and much more! // J. Intern. Med. 2019. Vol. 286, No. 2. P. 181–191. doi: 10.1111/joim.12924
  3. Fagiani F., Di Marino D., Romagnoli A. et al. Molecular regulations of circadian rhythm and implications for physiology and diseases // Signal Transduct. Target. Ther. 2022. Vol. 7, No. 1. P. 41. doi: 10.1038/s41392-022-00899-y
  4. Fekry B., Eckel-Mahan K. The circadian clock and cancer: links between circadian disruption and disease pathology // J. Biochem. 2022. Vol. 171, No. 5. P. 477–486. doi: 10.1093/jb/mvac017
  5. Miki T., Matsumoto T., Zhao Z., Lee C.C. p53 regulates Period2 expression and the circadian clock // Nat. Commun. 2013. Vol. 4. P. 2444. doi: 10.1038/ncomms3444
  6. Zhou R., Chen X., Liang J. et al. A circadian rhythm-related gene signature associated with tumor immunity, cisplatin efficacy, and prognosis in bladder cancer // Aging (Albany NY). 2021. Vol. 13, No. 23. P. 25153–25179. doi: 10.18632/aging.203733
  7. Gaddameedhi S., Sancar A. Melanoma and DNA damage from a distance (farstander effect) // Pigment Cell Melanoma Res. 2011. Vol. 24, No. 1. P. 3–4. doi: 10.1111/j.1755-148X.2010.00805.x
  8. Geyfman M., Gordon W., Paus R., Andersen B. Identification of telogen markers underscores that telogen is far from a quiescent hair cycle phase // J. Invest. Dermatol. 2012. Vol. 132, No. 3 Pt 1. P. 721–724. doi: 10.1038/jid.2011.367
  9. Gaddameedhi S., Selby C.P., Kaufmann W.K. et al. Control of skin cancer by the circadian rhythm // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. Vol. 108, No. 46. P. 18790–18795. doi: 10.1073/pnas.1115249108
  10. Klionsky D.J., Abdel-Aziz A.K., Abdelfatah S. et al. Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (4th edition) // Autophagy. 2021. Vol. 17, No. 1. P. 1–382. doi: 10.1080/15548627.2020.1797280
  11. Deng F., Yang K., Zheng G. Period family of clock genes as novel predictors of survival in human cancer: a systematic review and meta-analysis // Dis Markers. 2020. Vol. 2020. P. 6486238. doi: 10.1155/2020/6486238
  12. Sulli G., Lam M.T.Y., Panda S. Interplay between circadian clock and cancer: New frontiers for cancer treatment // Trends Cancer. 2019. Vol. 5, No. 8. P. 475–494. doi: 10.1016/j.trecan.2019.07.002
  13. Bumgarner J.R., Nelson R.J. Light at night and disrupted circadian rhythms alter physiology and behavior // Integr. Comp. Biol. 2021. Vol. 61, No. 3. P. 1160–1169. doi: 10.1093/icb/icab017
  14. Vasey C., McBride J., Penta K. Circadian rhythm dysregulation and restoration: The role of melatonin // Nutrients. 2021. Vol. 13, No. 10. P. 3480. doi: 10.3390/nu13103480
  15. Fárková E., Schneider J., Šmotek M. et al. Weight loss in conservative treatment of obesity in women is associated with physical activity and circadian phenotype: a longitudinal observational study // Biopsychosoc. Med. 2019. Vol. 13. P. 24. doi: 10.1186/s13030-019-0163-2
  16. Yu H.S., Reiter R.J. Melatonin: biosynthesis, physiological effects, and clinical applications. Boca Raton, FL: CRC Press, 1992.
  17. van den Heiligenberg S., Deprés-Brummer P., Barbason H. et al. The tumor promoting effect of constant light exposure on diethylnitrosamine-induced hepatocarcinogenesis in rats // Life Sci. 1999. Vol. 64, No. 26. P. 2523–2534. doi: 10.1016/s0024-3205(99)00210-6
  18. Li J.C., Xu F. Influences of light-dark shifting on the immune system, tumor growth and life span of rats, mice and fruit flies as well as on the counteraction of melatonin // Biol. Signals. 1997. Vol. 6, No. 2. P. 77–89. doi: 10.1159/000109112
  19. Li Y., Li S., Zhou Y. et al. Melatonin for the prevention and treatment of cancer // Oncotarget. 2017. Vol. 8, No. 24. P. 39896–39921. doi: 10.18632/oncotarget.16379
  20. Areshidze D.A., Kozlova M.A., Mnikhovich M.V. et al. Influence of various light regimes on morphofunctional condition of transplantable melanoma B16 // Biomedicines. 2023. Vol. 11, No. 4. P. 1135. doi: 10.3390/biomedicines11041135
  21. Areshidze D.A., Kozlova M.A., Chernikov V.P. et al. Characteristic of ultrastructure of mice B16 melanoma cells under the influence of different lighting regimes // Clocks Sleep. 2022. Vol. 4, No. 4. P. 745–760. doi: 10.3390/clockssleep4040056
  22. Трещалина Е.М., Жукова О.С., Герасимова Г.К. и др. Методические рекомендации по доклиническому изучению противоопухолевой активности лекарственных средств // Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств / отв. ред. А.Н. Миронов. Часть первая. Москва: Гриф и К, 2012. C. 642–657.
  23. Fischer A.H., Jacobson K.A., Rose J., Zeller R. Hematoxylin and eosin staining of tissue and cell sections // CSH Protoc. 2008. Vol. 2008. P. pdb.prot4986. doi: 10.1101/pdb.prot4986
  24. Broeke J., Pérez J.M.M., Pascau J. Image Processing with Image. Second edition. Packt Publishing, 2015.
  25. Smitha T., Sharada P., Girish H. Morphometry of the basal cell layer of oral leukoplakia and oral squamous cell carcinoma using computer-aided image analysis // J. Oral Maxillofac. Pathol. 2011. Vol. 15, No. 1. P. 26–33. doi: 10.4103/0973-029X.80034
  26. Rubin Grandis J., Melhem M.F., Barnes E.L., Tweardy DJ. Quantitative immunohistochemical analysis of transforming growth factor-alpha and epidermal growth factor receptor in patients with squamous cell carcinoma of the head and neck // Cancer. 1996. Vol. 78, No. 6. P. 1284–1292. doi: 10.1002/(SICI)1097-0142(19960915)78:6<1284::AID-CNCR17>3.0.CO;2-X
  27. Cornelissen G. Cosinor-based rhythmometry // Theor. Biol. Med. Model. 2014. Vol. 11. P. 16. doi: 10.1186/1742-4682-11-16
  28. Claustrat B., Leston J. Melatonin: Physiological effects in humans // Neurochirurgie. 2015. Vol. 61, No. 2–3. P. 77–84. doi: 10.1016/j.neuchi.2015.03.002
  29. Reppert S.M., Weaver D.R. Comparing clockworks: mouse versus fly // J. Biol. Rhythms. 2000. Vol. 15, No. 5. P. 357–364. doi: 10.1177/074873000129001459
  30. Sugden D., Davidson K., Hough K.A. et al. Melatonin, melatonin receptors and melanophores: a moving story // Pigment Cell Res. 2004. Vol. 17, No. 5. P. 454–460. doi: 10.1111/j.1600-0749.2004.00185.x
  31. Vriend J., Reiter R.J. Melatonin feedback on clock genes: a theory involving the proteasome // J. Pineal Res. 2015. Vol. 58, No. 1. P. 1–11. doi: 10.1111/jpi.12189
  32. Rodríguez-Santana C., Florido J., Martínez-Ruiz L. et al. Role of melatonin in cancer: Effect on clock genes // Int. J. Mol. Sci. 2023. Vol. 24, No. 3. P. 1919. doi: 10.3390/ijms24031919
  33. References
  34. Panda S. Circadian physiology of metabolism. Science. 2016;354(6315):1008–1015. doi: 10.1126/science.aah4967
  35. Zimmet P, Alberti KGMM, Stern N, et al. The circadian syndrome: is the metabolic syndrome and much more! J Intern Med. 2019;286(2):181–191. doi: 10.1111/joim.12924
  36. Fagiani F, Di Marino D, Romagnoli A, et al. Molecular regulations of circadian rhythm and implications for physiology and diseases. Signal Transduct Target Ther. 2022;7(1):41. doi: 10.1038/s41392-022-00899-y
  37. Fekry B, Eckel-Mahan K. The circadian clock and cancer: links between circadian disruption and disease Pathology. J Biochem. 2022;171(5):477–486. doi: 10.1093/jb/mvac017
  38. Miki T, Matsumoto T, Zhao Z, Lee CC. p53 regulates Period2 expression and the circadian clock. Nat Commun. 2013;4:2444. doi: 10.1038/ncomms3444
  39. Zhou R, Chen X, Liang J, et al. A circadian rhythm-related gene signature associated with tumor immunity, cisplatin efficacy, and prognosis in bladder cancer. Aging (Albany NY). 2021;13(23):25153–25179. doi: 10.18632/aging.203733
  40. Gaddameedhi S, Sancar A. Melanoma and DNA damage from a distance (farstander effect). Pigment Cell Melanoma Res. 2011;24(1):3–4. doi: 10.1111/j.1755-148X.2010.00805.x
  41. Geyfman M, Gordon W, Paus R, Andersen B. Identification of telogen markers underscores that telogen is far from a quiescent hair cycle phase. J Invest Dermatol. 2012;132(3 Pt 1):721–724. doi: 10.1038/jid.2011.367
  42. Gaddameedhi S, Selby CP, Kaufmann WK, et al. Control of skin cancer by the circadian rhythm. Proc Natl Acad Sci USA. 2011;108(46):18790–18795. doi: 10.1073/pnas.1115249108
  43. Klionsky DJ, Abdel-Aziz AK, Abdelfatah S, et al. Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (4th edition). Autophagy. 2021;17(1):1–382. doi: 10.1080/15548627.2020.1797280
  44. Deng F, Yang K, Zheng G. Period family of clock genes as novel predictors of survival in human cancer: a systematic review and meta-analysis. Dis Markers. 2020;2020:6486238. doi: 10.1155/2020/6486238
  45. Sulli G, Lam MTY, Panda S. Interplay between circadian clock and cancer: New frontiers for cancer treatment. Trends Cancer. 2019;5(8):475–494. doi: 10.1016/j.trecan.2019.07.002
  46. Bumgarner JR, Nelson RJ. Light at night and disrupted circadian rhythms alter physiology and behavior. Integr Comp Biol. 2021;61(3):1160–1169. doi: 10.1093/icb/icab017
  47. Vasey C, McBride J, Penta K. Circadian rhythm dysregulation and restoration: The role of melatonin. Nutrients. 2021;13(10):3480. doi: 10.3390/nu13103480
  48. Fárková E, Schneider J, Šmotek M, et al. Weight loss in conservative treatment of obesity in women is associated with physical activity and circadian phenotype: a longitudinal observational study. Biopsychosoc Med. 2019;13:24. doi: 10.1186/s13030-019-0163-2
  49. Yu HS, Reiter RJ. Melatonin: biosynthesis, physiological effects, and clinical applications. Boca Raton, FL: CRC Press; 1992.
  50. van den Heiligenberg S, Deprés-Brummer P, Barbason H, et al. The tumor promoting effect of constant light exposure on diethylnitrosamine-induced hepatocarcinogenesis in rats. Life Sci. 1999;64(26):2523–2534. doi: 10.1016/s0024-3205(99)00210-6
  51. Li JC, Xu F. Influences of light-dark shifting on the immune system, tumor growth and life span of rats, mice and fruit flies as well as on the counteraction of melatonin. Biol Signals. 1997;6(2):77–89. doi: 10.1159/000109112
  52. Li Y, Li S, Zhou Y, et al. Melatonin for the prevention and treatment of cancer. Oncotarget. 2017;8(24):39896–39921. doi: 10.18632/oncotarget.16379
  53. Areshidze DA, Kozlova MA, Mnikhovich MV, et al. Influence of various light regimes on morphofunctional condition of transplantable melanoma B16. Biomedicines. 2023;11(4):1135. doi: 10.3390/biomedicines11041135
  54. Areshidze DA, Kozlova MA, Chernikov VP, et al. Characteristic of ultrastructure of mice B16 melanoma cells under the influence of different lighting regimes. Clocks Sleep. 2022;4(4):745–760. doi: 10.3390/clockssleep4040056
  55. Treshchalina EM, Zhukova OS, Gerasimova GK, et al. Metodicheskie rekomendatsii po doklinicheskomu izucheniyu protivoopukholevoi aktivnosti lekarstvennykh sredstv. In: Rukovodstvo po provedeniyu doklinicheskikh issledovanii lekarstvennykh sredstv. Ed. by A.N. Mironov. Part I. Moscow: Grif i K, 2012. P. 642–657. (In Russ.)
  56. Fischer AH, Jacobson KA, Rose J, Zeller R. Hematoxylin and eosin staining of tissue and cell sections. CSH Protoc. 2008;2008:pdb.prot4986. doi: 10.1101/pdb.prot4986
  57. Broeke J, Pérez JMM, Pascau J. Image Processing with Image. Second edition. Packt Publishing; 2015.
  58. Smitha T, Sharada P, Girish H. Morphometry of the basal cell layer of oral leukoplakia and oral squamous cell carcinoma using computer-aided image analysis. J Oral Maxillofac Pathol. 2011;15(1):26–33. doi: 10.4103/0973-029X.80034
  59. Rubin Grandis J, Melhem MF, Barnes EL, Tweardy DJ. Quantitative immunohistochemical analysis of transforming growth factor-alpha and epidermal growth factor receptor in patients with squamous cell carcinoma of the head and neck. Cancer. 1996;78(6):1284–1292. doi: 10.1002/(SICI)1097-0142(19960915)78:6<1284::AID-CNCR17>3.0.CO;2-X
  60. Cornelissen G. Cosinor-based rhythmometry. Theor Biol Med Model. 2014;11:16. doi: 10.1186/1742-4682-11-16
  61. Claustrat B, Leston J. Melatonin: Physiological effects in humans. Neurochirurgie. 2015;61(2–3):77–84. doi: 10.1016/j.neuchi.2015.03.002
  62. Reppert SM, Weaver DR. Comparing clockworks: mouse versus fly. J Biol Rhythms. 2000;15(5):357–364. doi: 10.1177/074873000129001459
  63. Sugden D, Davidson K, Hough KA, et al. Melatonin, melatonin receptors and melanophores: a moving story. Pigment Cell Res. 2004;17(5):454–460. doi: 10.1111/j.1600-0749.2004.00185.x
  64. Vriend J, Reiter RJ. Melatonin feedback on clock genes: a theory involving the proteasome. J Pineal Res. 2015;58(1):1–11. doi: 10.1111/jpi.12189
  65. Rodríguez-Santana C, Florido J, Martínez-Ruiz L, et al. Role of melatonin in cancer: Effect on clock genes. Int J Mol Sci. 2023;24(3):1919. doi: 10.3390/ijms24031919

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Суточная динамика содержания мелатонина в крови мышей. *** р ≤ 0,0005 в сравнении с показателями в 9:00; ### р ≤ 0,0005 в сравнении с показателями в предыдущую временную точку. Здесь и далее: СС — I опытная группа; ТТ — II опытная группа; Контроль — животные контрольной группы

Скачать (55KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Результаты косинор-анализа суточной динамики содержания мелатонина в крови мышей

Скачать (140KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Суточная динамика изучаемых микроморфометрических показателей клеток меланомы B16: а — площадь ядер; b — площадь клеток; с — ядерно-цитоплазматическое отношение. * р ≤ 0,05, ** р ≤ 0,005, *** р ≤ 0,0005 в сравнении с показателями в 9:00; # р ≤ 0,05, ## р ≤ 0,005, ### р ≤ 0,0005 в сравнении с показателями в предыдущую временную точку

Скачать (138KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результаты косинор-анализа суточной динамики площади ядра (a), клетки (b) и ядерно-цитоплазматическое отношение (c) клеток меланомы B16

Скачать (330KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Суточная динамика экспрессии изученных генов в клетках меланомы B16: а — Bmal1; b — Clock; с — Per2. * р ≤ 0,05, ** р ≤ 0,005, *** р ≤ 0,0005 в сравнении с показателями в 9:00; # р ≤ 0,05, ## р ≤ 0,005, ### р ≤ 0,0005 в сравнении с показателями в предыдущую временную точку

Скачать (135KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Результаты косинор-анализа суточной динамики экспрессии Bmal1 (а), Clock (b) и Per2 (c) клеток меланомы B16

Скачать (302KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74760 от 29.12.2018 г.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах