भाग 1 डॉक्सोरूबिसिन विरोधाभासी रूप से युवा चूहों में ट्यूमर से प्रेरित सूजन को कम करता है

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इब्राहिम वाई. अब्देलगवाद एट अल

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सार:

डॉक्सोरूबिसिन(डीओएक्स) बाल चिकित्सा ऑन्कोलॉजी में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किए जाने वाले कीमोथेराप्यूटिक एजेंटों में से एक है। DOX कई अंगों में एक भड़काऊ प्रतिक्रिया प्राप्त करता है, जो DOX- प्रेरित प्रतिकूल प्रभावों में योगदान देता है। कैंसर ही सूजन का कारण बनता है जिससे कई विकृति की स्थिति पैदा होती है। वर्तमान अध्ययन ने DOX के लिए भड़काऊ प्रतिक्रिया की जांच की औरट्यूमरanEL4-लिम्फोमा, इम्युनोकोम्पेटेंट, जुवेनाइल माउस मॉडल का उपयोग करना। चार-सप्ताह के पुरुष C57BL / 6N चूहों को फ्लैंक क्षेत्र में EL4 लिम्फोमा कोशिकाओं (5 × 104 कोशिकाओं / माउस) के साथ सूक्ष्म रूप से इंजेक्ट किया गया था, जबकिफोडा-फ्री चूहों को वाहन में इंजेक्ट किया गया। ट्यूमर के आरोपण के तीन दिन बाद, ट्यूमर-मुक्त और ट्यूमर-असर वाले दोनों चूहों को या तो DOX (4 मिलीग्राम / किग्रा / सप्ताह) या 3 सप्ताह के लिए खारा के साथ अंतःक्षिप्त रूप से इंजेक्ट किया गया था। अंतिम डीओएक्स इंजेक्शन के एक सप्ताह बाद, चूहों को इच्छामृत्यु दी गई और दिल, लीवर,गुर्दे, और सीरम काटा गया। भड़काऊ मार्करों की जीन अभिव्यक्ति और सीरम सांद्रता क्रमशः वास्तविक समय पीसीआर और एलिसा का उपयोग करके निर्धारित की गई थी। DOX उपचार काफी दबा दिया गयाफोडाट्यूमर-असर वाले चूहों में वृद्धि और ट्यूमर-मुक्त और ट्यूमर-असर वाले चूहों में महत्वपूर्ण हृदय शोष का कारण बना। EL4 ट्यूमर ने हृदय, यकृत और में एक मजबूत भड़काऊ प्रतिक्रिया प्राप्त कीगुर्दा. आश्चर्यजनक रूप से, DOX उपचार ने ट्यूमर-मुक्त चूहों में DOX के प्रभाव के लिए ट्यूमर-प्रेरित सूजन को विरोधाभासी बना दिया, जो ट्यूमर-मुक्त बनाम ट्यूमर-असर वाले चूहों में DOX उपचार के व्यापक रूप से भिन्न प्रभाव का प्रदर्शन करता है।

कीवर्ड:डॉक्सोरूबिसिन; फोडा; सूजन और जलन

1 परिचय

डॉक्सोरूबिसिन (डीओएक्स), जिसे एड्रियामाइसिन भी कहा जाता है, बाल चिकित्सा नैदानिक ​​ऑन्कोलॉजी में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किए जाने वाले कीमोथेराप्यूटिक एजेंटों में से एक है। लिम्फोमा, ल्यूकेमिया और अन्य बाल कैंसर सहित कैंसर की एक विस्तृत श्रृंखला में इसकी प्रभावशीलता के बावजूद, डीओएक्स की नैदानिक ​​उपयोगिता इसके कई अंग विषाक्तता के कारण सीमित है। इसकी चिह्नित कार्डियोटॉक्सिसिटी [1] के अलावा, डीओएक्स को नेफ्रोटॉक्सिसिटी [2-5] और हेपेटोटॉक्सिसिटी [6] पैदा करने के लिए प्रदर्शित किया गया है। लगभग 50 प्रतिशत बाल चिकित्सा कैंसर रोगियों को उनके उपचार प्रोटोकॉल [7] के हिस्से के रूप में डीओएक्स प्राप्त होता है। DOX सहित प्रभावी कैंसर उपचारों के कारण, कैंसर से पीड़ित बच्चों की 5-वर्ष जीवित रहने की दर 1970 के दशक में 60 प्रतिशत से कम से बढ़कर अब 80 प्रतिशत से अधिक हो गई है [8,9]। इससे बचपन के कैंसर से बचे लोगों (सीसीएस) की एक बड़ी आबादी हो जाती है, जो लगभग 400, 000 होने का अनुमान है। दुर्भाग्य से, सीसीएस कैंसर के उपचार और/या स्वयं कैंसर के कारण दीर्घकालिक प्रतिकूल प्रभाव विकसित करने के उच्च जोखिम में हैं।

DOX को प्रणालीगत सूजन को ट्रिगर करने के लिए दिखाया गया है [10-12] और हृदय सहित कई अंगों में भड़काऊ प्रतिक्रिया [13],गुर्दा[14], और यकृत [15]। इस भड़काऊ प्रतिक्रिया को DOX- प्रेरित प्रतिकूल प्रभावों को बढ़ावा देने के लिए दिखाया गया है [16,17]। डीओएक्स-प्रेरित सूजन की रिपोर्ट करने वाले इन अध्ययनों में से अधिकांश में आयोजित किया गया हैफोडा-मुक्त पशु मॉडल जो नैदानिक ​​परिदृश्य की नकल नहीं करते हैं जिसमें बाल चिकित्सा कैंसर रोगियों को कैंसर के निदान के बाद DOX उपचार प्राप्त होता है। कैंसर प्रति से भी कई रोग स्थितियों में सूजन का कारण बनता है जो डीओएक्स-प्रेरित विषाक्तता को बढ़ा सकता है [18,19]। इसलिए, युवाओं में डीओएक्स-प्रेरित कई अंग विषाक्तता के तंत्र की जांच के लिए चिकित्सकीय रूप से प्रासंगिक पशु मॉडल स्थापित करने की एक महत्वपूर्ण आवश्यकता है,फोडा-इस तरह की विषाक्तता पैदा करने के लिए डीओएक्स उपचार और कैंसर के बीच परस्पर क्रिया का अध्ययन करने के लिए चूहों को प्रभावित करना।

वर्तमान अध्ययन में, हमने चिकित्सकीय रूप से प्रासंगिक सिनजेनिक ईएल 4-लिम्फोमा, इम्युनोकोम्पेटेंट, जुवेनाइल माउस मॉडल में डीओएक्स और ट्यूमर के लिए भड़काऊ प्रतिक्रिया की जांच की। यह मॉडल कैंसर अनुसंधान [20] में अच्छी तरह से स्थापित है और बाल चिकित्सा कैंसर रोगियों के लिए चिकित्सकीय रूप से प्रासंगिक है क्योंकि लिम्फोमा बाल चिकित्सा कैंसर के सबसे आम प्रकारों में से एक है [21]। सूजन के रोगजनन में प्रतिरक्षा प्रणाली की महत्वपूर्ण भूमिका के कारण डीओएक्स और ट्यूमर दोनों के लिए भड़काऊ प्रतिक्रिया का अध्ययन करने के लिए सिनजेनिक चूहों का उपयोग महत्वपूर्ण है [22]। DOX प्रशासन पर चूहों की उम्र 5 सप्ताह थी, जो मनुष्यों में 10-12 वर्ष की किशोरावस्था के बराबर है [23]। इसके अतिरिक्त, प्रशासित DOX खुराक बाल चिकित्सा कैंसर रोगियों [24] द्वारा प्राप्त खुराक के लिए चिकित्सकीय रूप से प्रासंगिक हैं। हमने पहले ट्यूमर-मुक्त और ट्यूमर-असर वाले चूहों में कार्डियक फ़ंक्शन पर DOX के प्रभावों को निर्धारित किया, क्योंकि DOX- प्रेरित कार्डियोटॉक्सिसिटी को अन्य कई अंग विषाक्तता के बीच DOX का सबसे नैदानिक ​​​​रूप से प्रासंगिक प्रतिकूल प्रभाव माना जाता है। इसके बाद, हमने हृदय, यकृत और में कई भड़काऊ मार्करों पर DOX, ट्यूमर और उनके संयोजन के प्रभाव को निर्धारित किया।गुर्दाप्रणालीगत सूजन के सीरम मार्करों के अलावा। हमने पाया कि EL4 ट्यूमर की उपस्थिति ने कई अंगों में एक मजबूत भड़काऊ प्रतिक्रिया प्राप्त की। आश्चर्यजनक रूप से, DOX उपचार ने ट्यूमर-प्रेरित सूजन को ट्यूमर-मुक्त चूहों में DOX के पहले बताए गए प्रभाव के लिए विरोधाभासी बना दिया।

2. परिणाम

2.1. शरीर के वजन और ट्यूमर के विकास पर DOX के प्रभाव

वर्तमान अध्ययन किशोर चूहों में बाल चिकित्सा कैंसर रोगियों में नैदानिक ​​​​परिदृश्य की नकल करने के लिए स्थापित किया गया था जैसा कि चित्र 1कमें वर्णित है। DOX (4 मिलीग्राम / किग्रा / सप्ताह 3 सप्ताह के लिए) के संपर्क में आने के बाद ट्यूमर-मुक्त या ट्यूमर-असर वाले चूहों में कोई महत्वपूर्ण रुग्णता या मृत्यु दर नहीं देखी गई, जो उसी खुराक [25] का उपयोग करके हमारे पिछले अध्ययन के अनुरूप है। हालांकि, डीओएक्स के किशोर जोखिम के परिणामस्वरूप खारा-इलाज चूहों (चित्रा 1 बी) की तुलना में शरीर के वजन में काफी कमी आई है। इस EL4 लिम्फोमा मॉडल में DOX के एंटीकैंसर प्रभाव का आकलन करने के लिए, हमने चूहों के नेक्रोप्सी के बाद ट्यूमर के वजन को मापा। ट्यूमर-असर वाले चूहों में क्रोनिक DOX प्रशासन ने EL4 ट्यूमर के विकास को महत्वपूर्ण रूप से बाधित किया, जो DOX (चित्रा 1C) के इस खुराक आहार के एंटीकैंसर प्रभाव को प्रदर्शित करता है।

2.2. ट्यूमर-मुक्त और ट्यूमर-असर वाले चूहों में कार्डियक फ़ंक्शन और मॉर्फोमेट्री पर डीओएक्स प्रशासन का प्रभाव

डीओएक्स ने हृदय शोष का कारण बना जैसा कि टिबिया लंबाई (एचडब्ल्यू/टीएल) (चित्रा 1डी) के लिए हृदय के वजन में उल्लेखनीय कमी के द्वारा प्रदर्शित किया गया है। उल्लेखनीय रूप से, DOX के कारण होने वाले हृदय शोष को ट्यूमर-असर वाले चूहों (चित्र 1D) में संवर्धित किया गया था। डीओएक्स, ट्यूमर और कार्डियक फ़ंक्शन और आकृति विज्ञान दोनों के संयोजन के प्रभावों का मूल्यांकन ट्रान्सथोरेसिक इकोकार्डियोग्राफी का उपयोग करके किया गया था। प्रत्येक समूह से प्रतिनिधि एम-मोड छवियां चित्र 2कमें प्रदर्शित की जाती हैं। न तो डीओएक्स और न ही ट्यूमर ने इजेक्शन अंश (चित्रा 2बी), कार्डियक आउटपुट (चित्रा 2सी), आंशिक छोटा (चित्रा 2डी), बाएं वेंट्रिकुलर (एलवी) द्रव्यमान (चित्रा 2ई), एलवी डायस्टोल (एलवीपीडब्ल्यू') में पीछे की दीवार की मोटाई में महत्वपूर्ण बदलाव किए। d) (चित्र 2F), या सिस्टोल में LV पीछे की दीवार की मोटाई (LVPW) (चित्र 2G)।

2.3. ट्यूमर-असर और ट्यूमर-मुक्त चूहों के दिल में भड़काऊ मार्करों की जीन अभिव्यक्ति पर डीओएक्स प्रशासन का प्रभाव

ट्यूमर मुक्त और EL4 लिम्फोमा ट्यूमर-असर किशोर C57BL / 6N चूहों दोनों से दिल काटा गया, एक सप्ताह में 4 मिलीग्राम / किग्रा / सप्ताह DOX के प्रशासन के बाद या 3 सप्ताह के लिए बाँझ खारा के बराबर मात्रा (n=8 प्रति सप्ताह) समूह)। कुल आरएनए के निष्कर्षण के बाद, भड़काऊ मार्कर इंटरल्यूकिन की कार्डियक एमआरएनए अभिव्यक्ति -1 अल्फा (आईएल -1), इंटरल्यूकिन -1 बीटा (आईएल -1), इंटरल्यूकिन {{12} } (IL-6), ट्यूमर नेक्रोसिस फैक्टर-अल्फा (TNF-), इंफ्लेमेटरी केमोकाइन्स मोनोसाइट कीमोअट्रेक्टेंट प्रोटीन-1 (Mcp-1), और CX C मोटिफ केमोकाइन्स (Cxcl1, Cxcl9, और Cxcl10) वास्तविक समय पीसीआर द्वारा निर्धारित किए गए थे। ट्यूमर-मुक्त चूहों की तुलना में हृदय में कई भड़काऊ मार्करों की जीन अभिव्यक्ति को ट्यूमर-मुक्त चूहों में काफी हद तक अपग्रेड किया गया था, जिसमें प्रो-इंफ्लेमेटरी साइटोकिन्स आईएल -1 (चित्रा 3 ए), आईएल -1 शामिल हैं। चित्रा 3बी), आईएल-6 (चित्रा 3सी), और टीएनएफ- (चित्रा 3डी) और भड़काऊ केमोकाइन्स एमसीपी-1(चित्रा 3ई),सीएक्ससीएल1(चित्रा 3एफ), और सीएक्ससीएल10(चित्रा 3एच)। जबकि ट्यूमर-मुक्त चूहों में DOX प्रशासन के परिणामस्वरूप हृदय में भड़काऊ मार्करों की अभिव्यक्ति में महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं हुए, DOX प्रशासन ने IL -1 (चित्र 3B), Mcp {{44} के ट्यूमर-प्रेरित अपचयन को महत्वपूर्ण रूप से निरस्त कर दिया। } (चित्र 3ई), Cxcl9 (चित्र 3G), और Cxcl10 (चित्र 3H)। महत्वपूर्ण रूप से, दो-तरफ़ा एनोवा ने Cxcl1, Cxcl9, और Cxcl10 को छोड़कर सभी मार्करों में एक महत्वपूर्ण अंतःक्रियात्मक प्रभाव का प्रदर्शन किया, जो ट्यूमर-मुक्त चूहों की तुलना में ट्यूमर-असर में हृदय संबंधी भड़काऊ मार्करों पर DOX के अलग-अलग प्रभावों का प्रदर्शन करता है।

2.4. ट्यूमर-मुक्त और ट्यूमर-असर वाले चूहों के जिगर में भड़काऊ मार्करों की जीन अभिव्यक्ति पर डीओएक्स प्रशासन का प्रभाव

ट्यूमर मुक्त और EL4 लिम्फोमा ट्यूमर-असर किशोर C57BL / 6N चूहों दोनों से एक सप्ताह में 4 मिलीग्राम / किग्रा / सप्ताह DOX के प्रशासन के बाद या 3 सप्ताह के लिए बाँझ खारा के बराबर मात्रा में लीवर काटा गया (n=8 प्रति सप्ताह समूह)। कुल आरएनए के निष्कर्षण के बाद, भड़काऊ मार्करों की यकृत mRNA अभिव्यक्ति IL-1, IL-1, IL-6, TNF-, Mcp-1, Cxcl1, Cxcl9, और Cxcl10 वास्तविक समय पीसीआर द्वारा निर्धारित किए गए थे। ट्यूमर-असर वाले चूहों ने प्रो-भड़काऊ साइटोकिन्स आईएल -1 (चित्रा 4 ए), आईएल -1 (चित्रा 4 बी), टीएनएफ- (चित्रा 4 डी), सीएक्ससीएल 9 (चित्रा 4 जी) की यकृत अभिव्यक्ति को काफी ऊंचा कर दिया था। और Cxcl10 (चित्रा 4H) ट्यूमर मुक्त चूहों की तुलना में। हालांकि कम उल्लेखनीय, दो-तरफा एनोवा आईएल -6 (चित्रा 4सी) के यकृत जीन अभिव्यक्ति पर ट्यूमर के एक महत्वपूर्ण प्रभाव को प्रदर्शित करता है। दो-तरफ़ा एनोवा ने Cxcl10 (चित्र 4H) में ट्यूमर और DOX के बीच एक महत्वपूर्ण अंतःक्रियात्मक प्रभाव का प्रदर्शन किया। DOX प्रशासन ने IL -1 और TNF- (चित्र 4B, D) के ट्यूमर-प्रेरित अपचयन को कम कर दिया। भड़काऊ केमोकाइन्स Mcp -1 और Cxcl1 (चित्र 4E, F) की यकृत अभिव्यक्ति पर न तो DOX और न ही ट्यूमर का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ा।

2.5. ट्यूमर-मुक्त और ट्यूमर-असर वाले चूहों के गुर्दे में सूजन मार्करों की जीन अभिव्यक्ति पर डीओएक्स प्रशासन का प्रभाव

किडनी को ट्यूमर-मुक्त और EL4 लिम्फोमा ट्यूमर-असर किशोर C57BL / 6N चूहों दोनों से एक सप्ताह में 4 मिलीग्राम / किग्रा / सप्ताह DOX के प्रशासन के बाद या 3 सप्ताह के लिए बाँझ खारा के बराबर मात्रा में काटा गया था (n=8 प्रति सप्ताह समूह)। कुल आरएनए के निष्कर्षण के बाद, भड़काऊ मार्करों की वृक्क mRNA अभिव्यक्ति IL-1, IL-1, IL-6, TNF-, Mcp-1, Cxcl1, Cxcl9, और Cxcl10 वास्तविक समय पीसीआर द्वारा निर्धारित किए गए थे। हृदय और यकृत में देखे गए परिवर्तनों के अनुरूप, ट्यूमर-असर वाले चूहों ने प्रो-भड़काऊ साइटोकिन्स आईएल -1 (चित्रा 5 ए), आईएल -1 (चित्रा 5 बी) की गुर्दे की अभिव्यक्ति में काफी वृद्धि की थी। ट्यूमर मुक्त चूहों की तुलना में TNF- (चित्र 5D), और Mcp-1 (चित्र 5E)। इसके अतिरिक्त, टू-वे एनोवा Cxcl1 (चित्र 5F), Cxcl9 (चित्र 5G), और Cxcl10 (चित्र 5H) के वृक्क जीन अभिव्यक्ति पर ट्यूमर के एक महत्वपूर्ण प्रभाव को प्रदर्शित करता है। ट्यूमर-असर वाले चूहों में DOX प्रशासन ने IL-1 (चित्र 5B), IL-6 (चित्र 5C), TNF- (चित्र 5D), और Mcp{{43} के ट्यूमर-प्रेरित अपचयन में काफी सुधार किया है। } (चित्र 5ई)। उन मार्करों के भीतर, दो-तरफा एनोवा ने डीओएक्स और ट्यूमर के बीच एक महत्वपूर्ण बातचीत का प्रदर्शन किया, जो ट्यूमर-मुक्त चूहों की तुलना में ट्यूमर-असर में डीओएक्स के गुर्दे के सूजन मार्करों पर विभिन्न प्रभावों का प्रदर्शन करता है।

2.6. ट्यूमर-मुक्त और ट्यूमर-असर वाले चूहों के हृदय, यकृत और गुर्दे में हिस्टोपैथोलॉजिकल विशेषताओं पर DOX प्रशासन का प्रभाव

दिल, लीवर और किडनी को ट्यूमर-मुक्त और EL4 लिम्फोमा ट्यूमर-असर किशोर C57BL / 6N चूहों के एक समूह से एक सप्ताह में 4 मिलीग्राम / किग्रा / सप्ताह DOX या 3 सप्ताह के लिए बाँझ खारा के बराबर मात्रा के प्रशासन के बाद काटा गया। एन=4 प्रति समूह)। हिस्टोपैथोलॉजिकल मूल्यांकन ने हृदय में कोई बड़ा रोग परिवर्तन नहीं दिखाया (चित्र 6क)। केवल न्यूनतम भड़काऊ सेल घुसपैठ, न्यूनतम सेलुलर मिश्रित (मोनोन्यूक्लियर और न्यूट्रोफिलिक) सूजन के दुर्लभ foci के रूप में प्रदर्शित, DOX- उपचारित ट्यूमर-मुक्त (चार चूहों में से तीन), खारा-उपचारित ट्यूमर-असर से काटे गए यकृत के ऊतकों में देखा गया था। चार चूहों में से दो), और डीओएक्स-उपचारित ट्यूमर-असर वाले चूहे (चार चूहों में से तीन) (चित्र 6बी)। गुर्दे के हिस्टोपैथोलॉजिकल मूल्यांकन ने डीओएक्स-उपचारित ट्यूमर-असर चूहों (चित्रा 6C) को छोड़कर सभी समूहों में कोई बड़ा रोग परिवर्तन नहीं दिखाया, इस समूह में चार चूहों में से दो पूर्ण-मोटाई वाले ट्यूबलर पुनर्जनन, फाइब्रोसिस और हल्के अंतरालीय क्षेत्रों का प्रदर्शन करते हैं। सूजन कुल ऊतक क्षेत्र के लगभग 5 प्रतिशत को प्रभावित करती है।

2.7. ट्यूमर-मुक्त बनाम ट्यूमर-असर वाले चूहों में सीरम इन्फ्लैमेटरी साइटोकिन्स पर डीओएक्स के अलग-अलग प्रभाव

हमने पहले बताया है कि तीव्र DOX प्रशासन ने वयस्क C57BL / 6N चूहों [11] में एक प्रणालीगत भड़काऊ प्रतिक्रिया प्राप्त की। इस प्रकार, हमने किशोर ट्यूमर-मुक्त और ट्यूमर-असर वाले चूहों में भड़काऊ मार्करों IL -6 और TNF- के सीरम स्तर पर क्रोनिक DOX प्रशासन के प्रभाव को निर्धारित किया। खारा-उपचारित ट्यूमर-असर वाले चूहों ने ट्यूमर-मुक्त चूहों की तुलना में एक चिह्नित, हालांकि सांख्यिकीय रूप से महत्वहीन, सीरम आईएल -6 (चित्रा 7 ए) और टीएनएफ- (चित्रा 7 बी) में वृद्धि का प्रदर्शन किया। महत्वपूर्ण रूप से, दो-तरफा एनोवा ने आईएल -6 और टीएनएफ- के सीरम स्तरों पर डीओएक्स प्रशासन और ट्यूमर के बीच एक महत्वपूर्ण बातचीत का प्रदर्शन किया। दरअसल, डीओएक्स प्रशासन ने आईएल -6 के ट्यूमर-प्रेरित अपग्रेडेशन को नियंत्रण ट्यूमर-मुक्त चूहों (चित्रा 7 ए) के समान स्तर पर सामान्य कर दिया।