rpmjResearch'n Practical Medicine JournalResearch and Practical Medicine Journal2410-1893"QUASAR", LLC10.17709/410-1893-2023-10-3-5KZLERKrpmj-918Research ArticleОригинальные статьи. Онкология, лучевая терапияOriginal Articles. ОncologyРеализация злокачественного потенциала митохондрий глиобластомы человека в организме иммунодефицитных животныхRealization of malignant potential of human glioblastoma mitochondria in immunodeficient animalshttps://orcid.org/0000-0003-3061-6108КитО. И.KitO. I.

 

Кит Олег Иванович – академик РАН, д.м.н., профессор, генеральный директор ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3061-6108, SPIN: 1728-0329, AuthorID: 343182, Scopus Author ID: 55994103100, ResearcherID: U-2241-2017

 

Oleg I. Kit – Academician of the Russian Academy of Sciences, Dr. Sci. (Med.), Professor, General Director of National Medical Research Centre for Oncology of the Ministry of Health of Russia, Rostov‐on‐Don, Russian Federation

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3061-6108, SPIN: 1728-0329, AuthorID: 343182, Scopus Author ID: 55994103100, ResearcherID: U-2241-2017

super.gormon@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3618-6890ФранциянцЕ. М.FrantsiyantsE. M.

 

Франциянц Елена Михайловна – д.б.н., профессор, заместитель генерального директора по науке ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

ORCID: http://orcid.org/0000-0003-3618-6890, SPIN: 9427-9928, AuthorID: 462868, Scopus Author ID: 55890047700, ResearcherID: Y-1491-2018

 

Elena M. Frantsiyants – Dr. Sci. (Biology), Professor, Deputy General Director for Science of National Medical Research Centre for Oncology of the Ministry of Health of Russia, Rostov-on-Don, Russian Federation

ORCID: http://orcid.org/0000-0003-3618-6890, SPIN: 9427-9928, AuthorID: 462868, Scopus Author ID: 55890047700, ResearcherID: Y-1491-2018

super.gormon@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2943-7655ШихляроваА. И.ShikhlyarovaA. I.

 

Шихлярова Алла Ивановна – д.б.н., профессор, старший научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2943-7655, SPIN: 6271-0717, Author ID: 482103, Scopus Author ID: 6507723229, ResearcherID: Y-6275-2018

 

Alla I. Shikhlyarova – Dr. Sci. (Biology), Dr. Sci. (Biology), Professor, Senior Researcher at Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study, National Medical Research Centre for Oncology of the Ministry of Health of Russia, Rostov-on-Don, Russian Federation

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2943-7655, SPIN: 6271-0717, Author ID: 482103, Scopus Author ID: 6507723229, ResearcherID: Y-6275-2018

shikhliarova.a@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 ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7395-3086, SPIN: 3581-8531, Author ID: 794688, Scopus Author ID: 6507509066, ResearcherID: AAG-8731-2019

 

Irina V. Neskubina – Cand. Sci. (Medicine), Senior Researcher at Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study, National Medical Research Centre for Oncology of the Ministry of Health of Russia, Rostov-on-Don, Russian Federation

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7395-3086, SPIN: 3581-8531, Author ID: 794688, Scopus Author ID: 6507509066, Researcher ID: AAG-8731-2019

neskubina.irina@mail.ruНациональный медицинский исследовательский центр онкологии Министерства здравоохранения Российской ФедерацииNational Medical Research Centre for Oncology of the Ministry of Health of Russia2023230820231035568Copyright © Кит О.И., Франциянц Е.М., Шихлярова А.И., Нескубина И.В., 20232023Кит О.И., Франциянц Е.М., Шихлярова А.И., Нескубина И.В.Kit O.I., Frantsiyants E.M., Shikhlyarova A.I., Neskubina I.V.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/918Цель исследования

Цель исследования. Получение экстракраниальных диффузных опухолевых очагов глиобластомы в организме мышей Balb/c Nude путем имплантации митохондрий, изолированных из глиобластомы человека.

Материалы и методы

Материалы и методы. Митохондрии глиобластомы человека выделяли с применением дифференциального центрифугирования на высокоскоростной рефрижераторной центрифуге. Митохондриальные образцы разводили 0,9 % раствором NaCl до концентрации 3 мг белка в 0,4 мл физиологического раствора. Мышам линии Balb/c Nude (N = 6) внутрибрюшинно одноразово трансплантировали свежеизолированные митохондрии глиобластомы из расчета 3 мг белка на 1 животное в 0,4 мл физиологического раствора. Контролем служили мыши-самцы линии Balb/c Nude (N = 4), которым одноразово внутрибрюшинно вводили 0,4 мл физиологического раствора. Всех животных умерщвляли путем декапитации на гильотине через 17-21 дней после парентеральной имплантации митохондрий, изолированных из глиобластомы.

Результаты

Результаты. Выявлены особые изменения структуры селезенки (N = 4): на множественных полях зрения отмечалось образование тяжей из клеток, напоминающих мультиформную глиобластому. Об инициации диффузного роста клеток глиобластомы в стромальной части красной пульпы селезенки свидетельствовала экспрессия GFAP и ki-67, которая фиксировалась и в препарате опухоли пациентки с глиобластомой. При морфологическом исследовании брыжейки и лимфоузлов были выявлены множественные участки с атипичными клетками, напоминающие мультиформную глиобластому, локализующиеся в фиброзных перегородках и синусах. В брыжейке и лимфатическом узле мышей Balb/c Nude (N = 6) после трансплантации митохондрий глиобластомы человека четко определялись окрашенные гранулы с соответствующим иммуногистохимическим профилем – GFAP и ki-6. Дополнительное исследование иммунофенотипа клеток у мышей Balb/c Nude в селезенке, брыжейке и лимфоузлах по общепринятому маркеру S100 не оставляло сомнений в индукции злокачественного роста после трансплантации митохондрий, изолированных из глиобластомы человека.

Заключение

Заключение. Показано, что применение парентеральной имплантации митохондрий, изолированных из глиобластомы человека, умышей-самцов линии Balb/c Nude вызывает рост и развитие в организме животных экстракраниальных очагов глиобластомы.

Purpose

Purpose. Obtaining extracranial diffuse tumor foci of glioblastoma in Balb/c Nude mice by implantation of mitochondria isolated from human glioblastoma.

Material and methods

Material and methods. Human glioblastoma mitochondria were isolated using differential centrifugation in a high speed refrigerated centrifuge. Mitochondrial samples were diluted with 0.9 % NaCl solution to a protein concentration of 3 mg of protein in 0.4 ml of saline. Balb/c Nude mice (N = 6) were intraperitoneally transplanted with freshly isolated glioblastoma mitochondria at the rate of 3 mg of protein per 1 animal in 0.4 ml of physiological solution. Male mice of Balb/c Nude line (N = 4), which were injected once intraperitoneally with 0.4 ml of physiological solution, served as control. All animals were euthanized by guillotine decapitation 17-21 days aſter parenteral implantation of mitochondria isolated from glioblastoma.

Results

Results. Specific changes in the spleen structure were revealed (N = 4): the formation of strands of cells resembling glioblastoma multi-forme was observed in multiple fields of vision. The initiation of diffuse growth of glioblastoma cells in the stromal part of the red pulp of the spleen was evidenced by the expression of GFAP and ki-67, which were also recorded in the tumor preparation of the patient with glioblastoma. Morphological examination of the mesentery and lymph nodes revealed multiple areas with atypical cells resembling glioblastoma multiforme, localized in fibrous septa and sinuses. Stained granules with the corresponding immunohistochemical profile, GFAP and ki-6, were clearly defined in the mesentery and lymph node of a Balb/c Nude mouse (N = 6) aſter transplantation of human glioblastoma mitochondria. An additional study of the immunophenotype of cells in the spleen, mesentery, and lymph nodes of Balb/c Nude mice by the generally accepted marker S100 leſt no doubt about the induction of malignant growth aſter transplantation of mitochondria isolated from human glioblastoma.

Conclusions

Conclusions. Parenteral implantation of mitochondria isolated from human glioblastoma in male Balb/c Nude mice Might cause the growth and development of extracranial foci of glioblastoma in animals.

митохондрииглиобластомаимплантация митохондрийморфологическое исследованиеэкспериментальная онкологияmitochondriaglioblastomamitochondrial implantationmorphological studyexperimental oncologyReferencesIranmanesh Y, Jiang B, Favour OC, Dou Z, Wu J, Li J, Sun C. Mitochondria’s Role in the Maintenance of Cancer Stem Cells in Glioblastoma. Front. Oncol. 2021;11:101. https://doi.org/10.3389/fonc.2021.582694Iranmanesh Y, Jiang B, Favour OC, Dou Z, Wu J, Li J, Sun C. Mitochondria’s Role in the Maintenance of Cancer Stem Cells in Glioblastoma. Front. Oncol. 2021;11:101. https://doi.org/10.3389/fonc.2021.582694Altieri DC. Mitochondrial Dynamics and Metastasis. Cell. Mol. Life Sci. 2019;76:827–835. https://doi.org/10.1007/s00018-018-2961-2Altieri DC. Mitochondrial Dynamics and Metastasis. Cell. Mol. Life Sci. 2019;76:827–835. https://doi.org/10.1007/s00018-018-2961-2Raimondi V, Ciccarese F, Ciminale V. Oncogenic pathways and the electron transport chain: a dangerous liaison. Br J Cancer. 2020;122(2):168–181. https://doi.org/10.1038/s41416-019-0651-yRaimondi V, Ciccarese F, Ciminale V. Oncogenic pathways, and the electron transport chain: a dangeROS liaison. Br J Cancer. 2020;122(2):168–181. https://doi.org/10.1038/s41416-019-0651-yLiu J, Shen L, Tang G, Tang S, Kuang W, Li H, et al. Multiple extracranial metastases from glioblastoma multiforme: a case report and literature review. J Int Med Res. 2020;48(6):300060520930459. https://doi.org/10.1177/0300060520930459Liu J, Shen L, Tang G, Tang S, Kuang W, Li H, et al. Multiple extracranial metastases from glioblastoma multiforme: a case report and literature review. J Int Med Res. 2020;48(6):300060520930459. https://doi.org/10.1177/0300060520930459Lah TT, Novak M, Breznik B. Brain malignancies: Glioblastoma and brain metastases. Semin Cancer Biol. 2020;60:262–273. https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2019.10.010Lah TT, Novak M, Breznik B. Brain malignancies: Glioblastoma and brain metastases. Semin Cancer Biol. 2020;60:262–273. https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2019.10.010Carvalho JADV, Barbosa CCL, Feher O, Maldaun MVC, Camargo VP, Moraes FY, Marta GN. Systemic dissemination of glioblastoma: literature review. Rev Assoc Med Bras (1992). 2019 Mar;65(3):460–468. https://doi.org/10.1590/1806-9282.65.3.460Carvalho JADV, Barbosa CCL, Feher O, Maldaun MVC, Camargo VP, Moraes FY, Marta GN. Systemic dissemination of glioblastoma: literature review. Rev Assoc Med Bras (1992). 2019 Mar;65(3):460–468. https://doi.org/10.1590/1806-9282.65.3.460Кит О. И., Водолажский Д. И., Росторгуев Э. Е., Франциянц Е. М., Панина С. Б. Молекулярно-генетические маркеры глиом. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2017;35(4):132–140. https://doi.org/10.18821/0208-0613-2017-35-4-132-140Kit OI, Vodolazhsky DI, Rostorguev EE, Frantsiyants EM, Panina SB. Molecular markers of gliomas. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2017;32(4):180–190. https://doi.org/10.18821/0208-0613-2017-35-4-132-140Размологова О. Ю., Соколова Т. В. Редкий случай метастазирования глиобластомы в легкие. Архив патологии. 2013;75(4):34–36.Razmologova OIu, Sokolova TV. A rare case of glioblastoma metastasis to the lung. Archive of Pathology. 2013;75(4):34–36. (In Russ.).Chen J, Shi Q, Li S, Zhao Wu, Huang H. Clinical characteristics of glioblastoma with metastatic dissemination in the spine. Ann Palliat Med. 2022;11(2):506–512. https://doi.org/10.21037/apm-21-3387Chen J, Shi Q, Li S, Zhao Wu, Huang H. Clinical characteristics of glioblastoma with metastatic dissemination in the spine. Ann Palliat Med. 2022;11(2):506–512. https://doi.org/10.21037/apm-21-3387Cunha MLVD, Maldaun MVC. Metastasis from glioblastoma multiforme: a meta-analysis. Rev Assoc Med Bras. 2019;65(3):424–433. https://doi.org/10.1590/1806-9282.65.3.424Cunha MLVD, Maldaun MVC. Metastasis from glioblastoma multiforme: a meta-analysis. Rev Assoc Med Bras. 2019;65(3):424– 433. https://doi.org/10.1590/1806-9282.65.3.424Козлова М. Б., Франциянц Е. М., Салатова А. М., Комарова Е. Ф., Погорелова Ю. А. Первичные опухоли и их метастазы в головной мозг: особенности влияния на системный статус тиреоидных гормонов и кортизола. Фундаментальные исследования. 2014;7-1:81–86.Kozlova MB, Frantsiyants EM, Salatova AM, Komarova EF, Pogorelova YA. Primary tumors and their metastases to the brain: particularities of influence on the systemic status of thyroid hormones and cortisol. Fundamental Research. 2014;7-1:81–86. (In Russ.).Nakib CE, Hajjar R, Zerdan MB, Darwish H, Zeidan Y, Alame S, Kassouf HK, Chamseddine N, Assi HI. Glioblastoma multiforme metastasizing to the skin, a case report and literature review. Radiol Case Rep. 2021 Nov 11;17(1):171–175. https://doi.org/10.1016/j.radcr.2021.10.029 . Erratum in: Radiol Case Rep. 2023 Mar;18(3):1387–1388.Nakib CE, Hajjar R, Zerdan MB, Darwish H, Zeidan Y, Alame S, Kassouf HK, Chamseddine N, Assi HI. Glioblastoma multiforme metastasizing to the skin, a case report and literature review. Radiol Case Rep. 2021 Nov 11;17(1):171–175. https://doi.org/10.1016/j.radcr.2021.10.029 . Erratum in: Radiol Case Rep. 2023 Mar;18(3):1387–1388.Кит О. И., Шихлярова А. И., Франциянц Е. М., Нескубина И. В., Каплиева И. В., Гончарова А. С., и др. Процессы самоорганизации митохондрий при росте экспериментальных опухолей в условиях хронической нейрогенной боли. Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2019;2(202):97–105.Kit OI, Shikhlyarova AI, Frantsiyants EM, Neskubina IV, Kaplieva IV, Goncharova AS, et al. Processes of mitochondrial self-organization in experimental tumor growth with chronic neurogenic pain. News of higher educational institutions. The North Caucasus region. Series: Natural Sciences. 2019;2(202):97–105. (In Russ.).Кит О. И., Франциянц Е. М., Каплиева И. В., Трепитаки Л. К., Котиева И. М. Способ модификации хронической болью злокачественного роста меланомы В16 у мышей. Патент на изобретение RU 2650587 C1, 16.04.2018. Заявка № 2017114818 от 26.04.2017.Kit OI, Frantsiyants EM, Kaplieva IV, Trepitaki LK, Kotieva IM. A method of modification by chronic pain of malignant growth of melanoma B16 in mice. Patent for the invention RU 2650587 C1, 04/16/2018. Application no. 2017114818 dated 04/26/2017. (In Russ.).Frantsiyants EM, Neskubina IV, Shikhlyarova AI, Engibaryan MA, Vashchenko LN, Surikova EI et al. Content of apoptosis factors and self-organization processes in the mitochondria of heart cells in female mice C57BL/6 under growth of melanoma B16/F10 linked with comorbid pathology. Cardiometry. 2021;18:121–130.Frantsiyants EM, Neskubina IV, Shikhlyarova AI, Engibaryan MA, Vashchenko LN, Surikova EI et al. Content of apoptosis factors and self-organization processes in the mitochondria of heart cells in female mice C57BL/6 under growth of melanoma B16/F10 linked with comorbid pathology. Cardiometry. 2021;18:121–130.Lewis AMJr. Regulatory implications of neoplastic cell substrate tumorigenicity. U. S. Food and Drug Administration. 2005, 31p.Lewis AMJr. Regulatory implications of neoplastic cell substrate tumorigenicity. U. S. Food and Drug Administration. 2005, 31p.Егорова М. В., Афанасьев С. А. Выделение митохондрий из клеток и тканей животных и человека: Современные методические приемы. Сибирский медицинский журнал. 2011;26(1–1):22–28.Egorova MV, Afanasyev SA. Isolation of mitochondria from cells and tissues of animals and human: modern methodical approaches. Siberian Medical Journal. 2011;26(1–1):22–28. (In Russ.).Гуреев А. П., Кокина А. В., Сыромятникова М. Ю., Попов В. Н. Оптимизация методов выделения митохондрий из разных тканей мыши. Вестник ВГУ. Серия: химия, биология, фармация. 2015;4:61–65.Gureev AP, Kokina AV, Syromyatnikova MYu, Popov VN. Optimization of methods for isolating mitochondria from different mouse tissues. Proceedings of Voronezh State University. Series: Chemistry. Biology. Pharmacy. 2015;4:61–65. (In Russ.).

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