rpmjResearch'n Practical Medicine JournalResearch and Practical Medicine Journal2410-1893"QUASAR", LLC10.17709/2410-1893-2021-8-4-4rpmj-690Research ArticleОригинальные статьи. Онкология, лучевая терапияOriginal Articles. ОncologyВлияние сахарного диабета на содержание инсулиноподобных факторов роста и их белков-переносчиков в ткани опухоли Герена и ее перифокальной зоне у крысEffect of diabetes mellitus on levels of insulin-like growth factors and their carrier proteins in Guerin’s carcinoma and it’s perifocal tissue in ratshttps://orcid.org/0000-0003-3618-6890ФранциянцЕ. М.FrantsiyantsE. M.

Франциянц Елена Михайловна – д.б.н., профессор, заместитель генерального директора по науке, SPIN: 9427-9928, AuthorID: 462868, ResearcherID: Y-1491-2018, Scopus Author ID: 55890047700

г. Ростов-на-Дону

Elena M. Frantsiyants – Dr. Sci. (Biol.), professor, Deputy General Director for Science, SPIN: 9427-9928, AuthorID: 462868, ResearcherID: Y-1491-2018, Scopus Author ID: 55890047700

Rostov-on-Don

super.gormon@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2302-8271БандовкинаВ. А.BandovkinaV. A.

Бандовкина Валерия Ахтямовна – д.б.н., старший научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей, SPIN: 8806-2641, AuthorID: 696989, ResearcherID: AAG-8708-2019, Scopus Author ID: 57194276288

г. Ростов-на-Дону

Valeriya A. Bandovkina – Dr. Sci. (Biol.), senior researcher of the laboratory for the study of pathogenesis of malignant tumors, SPIN: 8806-2641, AuthorID: 696989, ResearcherID: AAG-8708-2019, Scopus Author ID: 57194276288

Rostov-on-Don

super.gormon@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3972-2452КаплиеваИ. В.KaplievaI. V.

Каплиева Ирина Викторовна – д.м.н., заведующая лабораторией изучения патогенеза злокачественных опухолей, SPIN: 5047-1541, AuthorID: 734116

г. Ростов-на-Дону

Irina V. Kaplieva – Dr. Sci. (Med.), senior researcher of the laboratory for the study of pathogenesis of malignant tumors, SPIN: 5047-1541, AuthorID: 734116

Rostov-on-Don

kaplirina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4318-7587СуриковаЕ. И.SurikovaE. I.

Сурикова Екатерина Игоревна – к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей, SPIN: 2401-4115, AuthorID: 301537, ResearcherID: AAG-8748-2019, Scopus Author ID: 6507092816

344037, Российская Федерация, г. Ростов-на-Дону, ул. 14 линия, д. 63

Ekaterina I. Surikova – Cand. Sci. (Biol.), senior research fellow at the laboratory for the study of the pathogenesis of malignant tumors, SPIN: 2401-4115, AuthorID: 301537, ResearcherID: AAG-8748-2019, Scopus Author ID: 6507092816

63 14 line str., Rostov-on-Don 344037, Russian Federation

sunsur2000@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7395-3086НескубинаИ. В.NeskubinaI. V.

Нескубина Ирина Валерьевна – к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей, SPIN: 3581-8531, AuthorID: 794688

г. Ростов-на-Дону

Irina V. Neskubina – Cand. Sci. (Biol.), senior research fellow at the laboratory for the study of the pathogenesis of malignant tumors, SPIN: 3581-8531, AuthorID: 794688

Rostov-on-Don

neskubina.irina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2674-9832ПогореловаЮ. А.PogorelovaYu. A.

Погорелова Юлия Александровна – к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории «Изучение патогенеза злокачественных опухолей», SPIN: 2168-8737, AuthorID: 558241

г. Ростов-на-Дону

Yulia A. Pogorelova – Cand. Sci. (Biol.), senior research fellow at Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study, SPIN: 2168-8737, AuthorID: 558241, Scopus Author ID: 37026863400

Rostov-on-Don

flora-73@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3711-8155ЧеряринаН. Д.CheryarinaN. D.

Черярина Наталья Дмитриевна – врач-лаборант лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей, SPIN: 2189-3404, AuthorID: 558243

г. Ростов-на-Дону

Natalia D. Cheryarina – laboratory assistant at the laboratory for the study of the pathogenesis of malignant tumors, SPIN: 2189-3404, AuthorID: 558243

Rostov-on-Don

scalolas.92@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6928-5014КачесоваП. С.KachesovaP. S.

Качесова Полина Сергеевна – научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей, SPIN: 5784-0475, AuthorID: 571595, Scopus Author ID: 55144158500

г. Ростов-на-Дону

Polina S. Kachesova – research fellow at the laboratory for the study of the pathogenesis of malignant tumors, SPIN: 5784-0475, AuthorID: 571595, Scopus Author ID: 55144158500

Rostov-on-Don

vnp.kachesova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-2713-8598НемашкаловаЛ. А.NemashkalovaL. A.

Немашкалова Людмила Анатольевна – научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей, SPIN: 1355-8652, AuthorID: 734146, Scopus Author ID: 7801520904

г. Ростов-на-Дону

Lyidmila A. Nemashkalova – research fellow at the laboratory for the study of the pathogenesis of malignant tumors, SPIN: 1355-8652, AuthorID: 734146, Scopus Author ID: 7801520904

Rostov-on-Don

tilde09@rambler.ruНМИЦ онкологииРоссияNational Medical Research Centre for Oncology of the Ministry of Health of RussiaRussian Federation202108122021844452Copyright © Франциянц Е.М., Бандовкина В.А., Каплиева И.В., Сурикова Е.И., Нескубина И.В., Погорелова Ю.А., Черярина Н.Д., Качесова П.С., Немашкалова Л.А., 20212021Франциянц Е.М., Бандовкина В.А., Каплиева И.В., Сурикова Е.И., Нескубина И.В., Погорелова Ю.А., Черярина Н.Д., Качесова П.С., Немашкалова Л.А.Frantsiyants E.M., Bandovkina V.A., Kaplieva I.V., Surikova E.I., Neskubina I.V., Pogorelova Y.A., Cheryarina N.D., Kachesova P.S., Nemashkalova L.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rpmj.ru/rpmj/article/view/690Цель исследования

Цель исследования. Изучить влияние сахарного диабета (СД) на содержание инсулиноподобных факторов роста (insulin like growth factor, далее - IGF) и белков-переносчиков инсулиноподобных факторов роста (insulin like growth factor-binding protein, далее - IGFBP) в ткани опухоли и ее перифокальной зоны у крыс обоего пола.

Материалы и методы

Материалы и методы. Нелинейные белые крысы обоего пола были разделены на группы по 8 особей: контрольную - рост карциномы Герена, основную - рост карциномы Герена на фоне СД. Для воспроизведения экспериментального СД животным однократно внутрибрюшинно вводили аллоксан в дозе 150 мг/кг веса. Через 10 дней роста карциномы Герена у животных в опухоли и перифокальной зоне ИФА методом определяли содержание IGF и IGFBP.

Результаты

Результаты. У самок как в опухоли, так и в перифокальной зоне СД вызывает повышение уровня глюкозы в 1,8 раза (р < 0,05) и в 8,1 раза соответственно, но разнонаправленные изменения содержания инсулиноподобного фактора роста 1 (IGF-I) - повышение в 6,3 раза в опухоли и снижение в 3,2 раза в перифокальной зоне, в результате чего при небольших объёмах первичного узла опухоль оказалась более «агрессивной» и активно метастазировала. У самцов индуцированный СД способствует снижению уровней глюкозы, инсулиноподобного фактора роста 2 (IGF-II) и белка-переносчика инсулиноподобного фактора роста 2 (IGFBP-2) в самой карциноме в 8,4 раза, в 3,1 раза и в 1,7 раза (р < 0,05) соответственно, и увеличивает содержание IGF-I и IGFBP-2 в 1,4 раза и в 1,3 раза (р < 0,05), без изменения концентрации глюкозы в перифокальной зоне, в результате чего объемы опухолей превышают показатели при стандартном росте, без метастазирования в висцеральные органы.

Заключение

Заключение. При росте карциномы Герена на фоне СД выявлены половые особенности изменения уровня глюкозы и IGF как в опухоли, так и в ее перифокальной зоне, которые могут обусловливать различия в динамике роста опухоли у самцов и самок крыс.

Purpose of the study

Purpose of the study. Diabetes mellitus (DM) is considered an independent risk factor for higher cancer incidence and death rates. The system of insulin-like growth factors and their carrier proteins (IGF and IGFBP) and hyperglycemia create favorable conditions for the proliferation and metastasis of cancer cells.

Materials and methods

Materials and methods. Outbred male and female rats were divided into groups (n = 8 each): controls - with Guerin's carcinoma; main group - Guerin's carcinoma growing in presence of DM. Experimental DM was reproduces in animals by the single intraperitoneal alloxan injection (150 mg/kg body weight). After 10 days of the carcinoma growth, levels of IGF and IGFBP in the tumor and in it's perifocal area were measured using ELISA.

Results

Results. DM in females upregulated levels of glucose both in the tumor and in perifocal tissues by 1.8 (p < 0.05) and 8.1 times, respectively, but caused opposite changes in IGF-I - it's increase by 6.3 times in the tumor and decrease by 3.2 times in the perifocal area; as a result, such tumors with small primary nodes were more "aggressive" and actively metastasized. In males, induced DM downregulated levels of glucose, IGF-II and IGFBP2 in the carcinoma by 8.4, 3.1 and 1.7 (p < 0.05) times, respectively, and increased levels of IGF-I and IGFBP2 by 1.4 and 1.3 times (p < 0.05) in the perifocal area without changing glucose levels; as a result, tumor volumes exceeded the values in the standard growth, without metastasizing into visceral organs.

Conclusion

Conclusion. We revealed gender differences in changing levels of glucose and IGF both in the tumor and in it's perifocal tissue in rats with Guerin's carcinoma growing in presence of DM; these differences could determine different tumor growth dynamics in male and female rats.

сахарный диабеткарцинома ГеренаIGFIGFBPкрысысамцысамкиdiabetes mellitusGuerin’s carcinomaIGFIGFBPratsmalesfemalesReferencesWang M, Yang Y, Liao Z. Diabetes and cancer: Epidemiological and biological links. World J Diabetes. 2020 Jun 15;11(6):227-238. https://doi.org/10.4239/wjd.v11.i6.227Wang M, Yang Y, Liao Z. Diabetes and cancer: Epidemiological and biological links. World J Diabetes. 2020 Jun 15;11(6):227-238. https://doi.org/10.4239/wjd.v11.i6.227Gonzalez-Molina J, Gramolelli S, Liao Z, Carlson JW, Ojala PM, Lehti K. MMP14 in Sarcoma: A Regulator of Tumor Microenvironment Communication in Connective Tissues. Cells. 2019 Aug 28;8(9):991. https://doi.org/10.3390/cells8090991Gonzalez-Molina J, Gramolelli S, Liao Z, Carlson JW, Ojala PM, Lehti K. MMP14 in Sarcoma: A Regulator of Tumor Microenvironment Communication in Connective Tissues. Cells. 2019 Aug 28;8(9):991. https://doi.org/10.3390/cells8090991Yang Y, Yang T, Liu S, Cao Z, Zhao Y, Su X, et al. Concentrated ambient PM2.5 exposure affects mice sperm quality and testosterone biosynthesis. PeerJ. 2019;7:e8109. https://doi.org/10.7717/peerj.8109Yang Y, Yang T, Liu S, Cao Z, Zhao Y, Su X, et al. Concentrated ambient PM2.5 exposure affects mice sperm quality and testosterone biosynthesis. PeerJ. 2019;7:e8109. https://doi.org/10.7717/peerj.8109Argon Y, Bresson SE, Marzec MT, Grimberg A. Glucose-Regulated Protein 94 (GRP94): A Novel Regulator of Insulin-Like Growth Factor Production. Cells. 2020 Aug 6;9(8):1844. https://doi.org/10.3390/cells9081844Argon Y, Bresson SE, Marzec MT, Grimberg A. Glucose-Regulated Protein 94 (GRP94): A Novel Regulator of Insulin-Like Growth Factor Production. Cells. 2020 Aug 6;9(8):1844. https://doi.org/10.3390/cells9081844Dauber A, Munoz-Calvo MT, Barrios V, Domene HM, Kloverpris S, Serra-Juhe C, et al. Mutations in pregnancy-associated plasma protein A2 cause short stature due to low IGF-I availability. EMBO Mol Med. 2016 Apr 1;8(4):363-374. https://doi.org/10.15252/emmm.201506106Dauber A, Munoz-Calvo MT, Barrios V, Domene HM, Kloverpris S, Serra-Juhe C, et al. Mutations in pregnancy-associated plasma protein A2 cause short stature due to low IGF-I availability. EMBO Mol Med. 2016 Apr 1;8(4):363-374. https://doi.org/10.15252/emmm.201506106Chanson P, Arnoux A, Mavromati M, Brailly-Tabard S, Massart C, Young J, et al. Reference Values for IGF-I Serum Concentrations: Comparison of Six Immunoassays. J Clin Endocrinol Metab. 2016 Sep;101(9):3450-3458. https://doi.org/10.1210/jc.2016-1257Chanson P, Arnoux A, Mavromati M, Brailly-Tabard S, Massart C, Young J, et al. Reference Values for IGF-I Serum Concentrations: Comparison of Six Immunoassays. J Clin Endocrinol Metab. 2016 Sep;101(9):3450-3458. https://doi.org/10.1210/jc.2016-1257Collins KK. The diabetes-cancer link. Diabetes Spectr. 2014 Nov;27(4):276-280. https://doi.org/10.2337/diaspect.27.4.276Collins KK. The diabetes-cancer link. Diabetes Spectr. 2014 Nov;27(4):276-280. https://doi.org/10.2337/diaspect.27.4.276Кит О. И., Франциянц Е. М., Бандовкина В. А., Шатова Ю. С., Комарова Е. Ф., Верескунова М. И. и др. Уровень половых гормонов и пролактина в ткани злокачественных опухолей молочной железы у больных разного возраста. Фундаментальные исследования. 2013;(7-3):560-564.Kit OI, Frantsiyants EM, Bandovkina VA, Shatova YS, Komarova EF, Vereskunova MI, et al. The sex hormone's and prolactin's level in the tissue of breast cancer among the patients of different age. Fundamental Research. 2013;(7-3):560-564. (In Russ.).Жукова Г. В., Шихлярова А. И., Сагакянц А. Б., Протасова Т. П. О расширении вариантов использования мышей Balb/c nude для экспериментального изучения злокачественных опухолей человека in vivo. Южно-Российский онкологический журнал/ South Russian Journal of Cancer. 2020;1(2):28-35. https://doi.org/10.37748/2687-0533-2020-1-2-4Zhukova GV, Shikhliarova AI, Sagakyants AB, Protasova TP. about expanding options for using BALB/c nude mice for experimental study of human malignant tumors in vivo. South Russian Journal of Cancer. 2020;1(2):28-35. (In Russ.). https://doi.org/10.37748/2687-0533-2020-1-2-4Sarfstein R, Pasmanik-Chor M, Yeheskel A, Edry L, Shomron N, Warman N, et al. Insulin-like growth factor-I receptor (IGF-IR) translocates to nucleus and autoregulates IGF-IR gene expression in breast cancer cells. J Biol Chem. 2012 Jan 20;287(4):2766-2776. https://doi.org/10.1074/jbc.M111.281782Sarfstein R, Pasmanik-Chor M, Yeheskel A, Edry L, Shomron N, Warman N, et al. Insulin-like growth factor-I receptor (IGF-IR) translocates to nucleus and autoregulates IGF-IR gene expression in breast cancer cells. J Biol Chem. 2012 Jan 20;287(4):2766-2776. https://doi.org/10.1074/jbc.M111.281782Dyshlovoy SA, Pelageev DN, Hauschild J, Sabutskii YE, Khmelevskaya EA, Krisp C, et al. Inspired by Sea Urchins: Warburg Effect Mediated Selectivity of Novel Synthetic Non-Glycoside 1,4-Naphthoquinone-6S-Glucose Conjugates in Prostate Cancer. Mar Drugs. 2020 May 11;18(5):251. https://doi.org/10.3390/md18050251Dyshlovoy SA, Pelageev DN, Hauschild J, Sabutskii YE, Khmelevskaya EA, Krisp C, et al. Inspired by Sea Urchins: Warburg Effect Mediated Selectivity of Novel Synthetic Non-Glycoside 1,4-Naphthoquinone-6S-Glucose Conjugates in Prostate Cancer. Mar Drugs. 2020 May 11;18(5):251. https://doi.org/10.3390/md18050251Pant K, Richard S, Peixoto E, Gradilone SA. Role of Glucose Metabolism Reprogramming in the Pathogenesis of Cholangiocarcino-ma. Front Med (Lausanne). 2020;7:113. https://doi.org/10.3389/fmed.2020.00113Pant K, Richard S, Peixoto E, Gradilone SA. Role of Glucose Metabolism Reprogramming in the Pathogenesis of Cholangiocarcino-ma. Front Med (Lausanne). 2020;7:113. https://doi.org/10.3389/fmed.2020.00113Poreba E, Durzynska J. Nuclear localization and actions of the insulin-like growth factor 1 (IGF-1) system components: Transcriptional regulation and DNA damage response. Mutat Res Rev Mutat Res. 2020 Jun;784:108307. https://doi.Org/10.1016/j.mrrev.2020.108307Poreba E, Durzynska J. Nuclear localization and actions of the insulin-like growth factor 1 (IGF-1) system components: Transcriptional regulation and DNA damage response. Mutat Res Rev Mutat Res. 2020 Jun;784:108307. https://doi.org/10.1016Zj.mrrev.2020.108307Allard JB, Duan C. IGF-Binding Proteins: Why Do They Exist and Why Are There So Many? Front Endocrinol (Lausanne). 2018;9:117. https://doi.org/10.3389/fendo.2018.00117Allard JB, Duan C. IGF-Binding Proteins: Why Do They Exist and Why Are There So Many? Front Endocrinol (Lausanne). 2018;9:117. https://doi.org/10.3389/fendo.2018.00117Vassilakos G, Lei H, Yang Y, Puglise J, Matheny M, Durzynska J, et al. Deletion of muscle IGF-I transiently impairs growth and progressively disrupts glucose homeostasis in male mice. FASEB J. 2019 Jan;33(1):181-194. https://doi.org/10.1096/fj.201800459RVassilakos G, Lei H, Yang Y, Puglise J, Matheny M, Durzynska J, et al. Deletion of muscle IGF-I transiently impairs growth and progressively disrupts glucose homeostasis in male mice. FASEB J. 2019 Jan;33(1):181-194. https://doi.org/10.1096/fj.201800459R

The authors declare that there are no conflicts of interest present.