ВПЛИВ НАНОЧАСТИНОК ОРТОВАНАДАТУ ГАДОЛІНІЮ З ДОМІШКОЮ ЄВРОПІЮ GDVO4:EU3+ З ПОПЕРЕДНІМ УФ-ОПРОМІНЕННЯМ ТА БЕЗ НЬОГО НА ГЕНЕРАЦІЮ АКТИВНИХ ФОРМ КИСНЮ В ЛЕЙКОЦИТАХ ЩУРІВ

Т. О. Брюханова; О. А. Наконечна; Т. В. Горбач; С. Л. Єфімова; С. О. Стеценко

doi:10.11603/mcch.2410-681X.2023.i3.14107

Автор(и)

Т. О. Брюханова ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
О. А. Наконечна ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Т. В. Горбач ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
С. Л. Єфімова ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
С. О. Стеценко ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

DOI:

https://doi.org/10.11603/mcch.2410-681X.2023.i3.14107

Ключові слова:

ортованадат гадолінію, наночастинки, онкологія, активні форми кисню, проточна цитометрія

Анотація

Вступ. Зважаючи на значні темпи поширення онкопатології, пошук і дослідження засобів, що здатні підвищувати ефективність та профіль безпеки протиракової терапії, є актуальними. До перспективних радіосенситайзерів належать наночастинки, зокрема ортованадату гадолінію з домішкою європію GdVO4:Eu³⁺. Проте дані щодо їх цитотоксичності є досить обмеженими в літературі й часто суперечливими, що зумовлює доцільність їх подальшого вивчення.

Мета дослідження – оцінити генерацію активних форм кисню (АФК) у лейкоцитах периферичної крові щурів під впливом наночастинок ортованадату гадолінію з домішкою європію GdVO4:Eu³⁺ за умов перорального введення і вивчити подальший вплив на інтенсифікацію апоптотичних процесів.

Методи дослідження. У дослідженні використовували щурів популяції WAG, яких випадковим чином поділили на три групи: 1-ша – тварини, які отримували питну воду; 2-га – щури, яким протягом 14 днів внутрішньошлунково вводили водний розчин GdVO4:Eu³⁺в дозі 50 мкг/кг маси тіла, без опромінення; 3-тя – тварини, яким упродовж 14 днів внутрішньошлунково вводили водний розчин GdVO4:Eu³⁺в дозі 50 мкг/кг маси тіла, з попереднім УФ-опроміненням. У суспензії лейкоцитів визначали генерацію АФК за допомогою флуоресцентного зонда 2,7-дихлордигідрофлуоресцеїн діацетату на проточному цитометрі. Отримані результати обробляли статистично.

Результати й обговорення. Результати дослідження свідчать про нерівномірну генерацію АФК у лейкоцитах: у 2-й групі спостерігали суттєву інтенсифікацію їх продукування порівняно з контролем. Попереднє УФ-опромінення наночастинок GdVO4:Eu³⁺ призводило до зниження показника флуоресценції (свідчення генерації АФК) (3-тя група) порівняно з двома іншими групами. Очевидно, визначальним фактором є не лише УФ-обробка наночастинок, але і тривалість та спосіб введення самих наночастинок.

Висновки. Наночастинки GdVO4:Eu³⁺ при пероральному застосуванні в щурів у дозі 50 мкг/кг маси тіла без попереднього УФ-опромінення здатні достовірно підвищувати генерацію АФК у лейкоцитах, тоді як використання їх в аналогічній дозі з попереднім опроміненням, навпаки, супроводжується зменшенням продукування АФК, навіть порівняно з контролем.

Посилання

Wild, C.P. (2019) ‘The global cancer burden: Necessity is the mother of prevention’, Nature Reviews Cancer, 19 (3), 123-124. DOI:10.1038/s41568-019-0110-3. DOI: https://doi.org/10.1038/s41568-019-0110-3

Chen, H.H.W., Kuo, M.T. (2017) Improving radiotherapy in cancer treatment: Promises and challenges, Oncotarget, 8 (37), 62742-62758. doi:10.18632/oncotarget.18409. DOI: https://doi.org/10.18632/oncotarget.18409

Garibaldi, C., Jereczek-Fossa, B.A., Marvaso, G., Dicuonzo, S., Rojas, D.P., Cattani, F., Starzyńska, A., Ciardo, D., Surgo, A., Leonardi, M.C., Ricotti, R. (2017). Recent advances in Radiation oncology. Ecancer medical science, 11. doi:10.3332/ecancer.2017.785. DOI: https://doi.org/10.3332/ecancer.2017.785

Gargioni, E., Schulz, F., Raabe, A., Burdak-Rothkamm, S., Rieckmann, T., Rothkamm, K. (2016). Targeted nanoparticles for tumour radiotherapy enhancement the long dawn of a golden era? Annals of Translational Medicine, 4(24), 523-523. DOI:10.21037/atm.2016.12.46. DOI: https://doi.org/10.21037/atm.2016.12.46

Retif, P., Pinel, S., Toussaint, M., Frochot, C., Chouikrat, R., Bastogne, T., Barberi-Heyob, M. (2015). Nanoparticles for radiation therapy enhancement: The key parameters. Theranostics, 5 (9), 1030-1044. DOI:10.7150/thno.11642. DOI: https://doi.org/10.7150/thno.11642

Kwatra, D., Venugopal, A., Anant, S. (2013). Nanoparticles in radiation therapy: a summary of various approaches to enhance radiosensitization in cancer. Trans. Cancer Res., 2 (4), 330-342. doi:10.21037/1550

Yao, Y., Zhou, Y., Liu, L., Xu, Y., Chen, Q., Wang, Y., Wu, S., Deng, Y., Zhang, J., & Shao, A (2020). Nanoparticle-based drug delivery in cancer therapy and its role in overcoming drug resistance. Frontiers in Molecular Biosciences, 7. DOI:10.3389/fmolb.2020.00193. DOI: https://doi.org/10.3389/fmolb.2020.00193

Mishra, K., Singh, A., Pandey, A., Mishra, K.P. (2014). Reactive oxygen species as mediator of tumor radiosensitivity. Journal of Cancer Research and Therapeutics, 10 (4), 811. DOI:10.4103/0973-1482. 146073. DOI: https://doi.org/10.4103/0973-1482.146073

Verry, C., Sancey, L., Dufort, S., Le Duc G., Mendoza, C., Lux, F., Grand, S., Arnaud, J., Quesada, J.L., Villa, J., Tillement, O., Balosso, J. (2019). Treatment of multiple brain metastases using gadolinium nanoparticles and radiotherapy: Nano-Rad, a phase I study protocol. BMJ Open, 9 (2). DOI:10.1136/bmjopen-2018-023591. DOI: https://doi.org/10.1136/bmjopen-2018-023591

Zhulikova, M.V. Myroshnychenko, M.S., Nakonechna, O.A., Zhulikov, O.O., Pustova, N.O., Bibichenko, V.O., Lytvynenko, O.Yu., Kucheriavchenko, M.O. (2023). Reactive oxygen species generation by blood leucocytes of rats with polycystic ovary syndrome under the conditions of intermittent cold exposure. Wiadomości Lekarskie, 76 (7), 1670-1676. DOI:10.36740/wlek202307123. DOI: https://doi.org/10.36740/WLek202307123

Sancey, L., Lux, F., Kotb, S., Roux, S., Dufort, S., Bianchi, A., Crémillieux, Y., et al. (2014). The use of theranostic gadolinium-based nanoprobes to improve radiotherapy efficacy. The British Journal of Radiology, 87(1041), 20140134. DOI:10.1259/bjr.20140134. DOI: https://doi.org/10.1259/bjr.20140134

Yefimova, S.L. Maksimchuk, P.O., Hubenko, K.O., Omielaieva, V.V., Kavok, N.S., Klochkov, V.K., Malyukin, Y.V., Semynozhenko, V.P. (2020). Light-triggered redox activity of gdyvo4:eu3+ nanoparticles. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 242, 118741. DOI:10.1016/j.saa.2020.118741. DOI: https://doi.org/10.1016/j.saa.2020.118741

Maksimchuk, P.O., Yefmova, S.L., Hubenko, K.O., Omielaieva, V.V., Kavok, N.S., Klochkov, V.K., Sorokin, O.V., Malyukin, Y.V. (2020). Dark reactive oxygen species generation in Revo4:Eu3+ (re = gd, y) nanoparticles in aqueous solutions. The Journal of Physical Chemistry C, 124 (6), 3843-3850. DOI:10.1021/acs.jpcc.9b10143. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b10143

Babenko, O., Vasylyeva, I., Nakonechna, O., Popova, L., Voitenko, S., Pustova, N. (2022). The viability of leukocytes and reactive oxygen species generation by them in rats with chronic colitis. Wiad Lek., 75 (9 pt 2). 2270-2274. DOI: https://doi.org/10.36740/WLek202209216

Onishchenko, A., Myasoedov, V., Yefimova, S., Nakonechna, O., Prokopyuk, V., Butov, D. et al. (2021). UV light-activated gdyvo4:eu3+ nanoparticles induce reactive oxygen species generation in leukocytes without affecting erythrocytes in vitro. Biological Trace Element Research, 200 (6), 2777-2792. DOI:10.1007/s12011-021-02867-z. DOI: https://doi.org/10.1007/s12011-021-02867-z

Maksimchuk, P.O., Hubenko, K.O., Grygorova, G.V., Klochkov, V.K., Sorokin, A.V., Yefmova, S.L. (2021). Impact of EU3+ ions on pro-oxidant activity of Revo4:Eu3+ Nanocrystals. The Journal of Physical Chemistry C, 125(2), 1564-1569. DOI:10.1021/acs.jpcc.0c10028. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.0c10028

Xi, W., Tang H., Liu, Y.Y., Liu, C.Y., Gao, Y., Cao, A., Liu, Y., Chen, Z., Wang, H. (2019). Cytotoxicity of vanadium oxide nanoparticles and titanium dioxide-coated vanadium oxide nanoparticles to human lung cells. Journal of Applied Toxicology, 40 (5), 567-577. DOI:10.1002/jat.3926. DOI: https://doi.org/10.1002/jat.3926

Yu, Z., Li, Q., Wang, J., Yu, Y., Wang, Y., Zhou, Q., Li, P. (2020). Reactive oxygen species-related nanoparticle toxicity in the biomedical feld. Nanoscale Res Lett, 15 (1), 115. DOI:10.1186/ s11671-020-03344-7. DOI: https://doi.org/10.1186/s11671-020-03344-7

Wang, D., Zhao, L., Ma, H., Zhang, H., Guo, L.-H. (2017). Quantitative analysis of reactive oxygen species photogenerated on metal oxide nanoparticles and their bacteria toxicity: the role of superoxide radicals. Environ. Sci. Technol., 51, 10137-10145. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.est.7b00473

Applerot, G., Lellouche, J., Lipovsky, A., Nitzan, Y., Lubart, R., Gedanken, A., Banin, E. (2012). Understanding the antibacterial mechanism of CuO nanoparticles: revealing the route of induced oxidative stress. Small, 8, 3326-3337. DOI: https://doi.org/10.1002/smll.201200772

Edetsberger, M., Gaubitzer, E., Valic, E., Waigmann, E., Köhler, G. (2005). ‘Detection of nanometer-sized particles in living cells using modern fuorescence fuctuation methods. Biochem. Biophys. Res. Commun., 332 (1), 109-116. doi:10.1016/j.bbrc.2005.04.100 DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2005.04.100

Nikitchenko, Y.V., Klochkov, V.K., Kavok, N.S., Averchenko, K.A., Karpenko, N.A., Nikitchenko, I.V., Yefmova, S.L., Bozhkov, A.I. (2021). Anti-aging efects of antioxidant rare-earth orthovanadate nanoparticles in wistar rats. Biol. Trace Elem. Res. DOI:10.1007/ s12011-020-02531-y.