ИММУНОГИСТОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЛИФЕРАЦИИ И АПОПТОЗА КЕРАТИНОЦИТОВ ПОСЛЕ ОДНОКРАТНОГО ФРАКЦИОННОГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО ОБЛУЧЕНИЯ

Лучевую терапию не-меланомных видов рака кожи онкодерматологи и радиобиологи используют при неэффективном хирургическом лечении и в качестве адъювантной или паллиативной терапии. Создание экспериментальных моделей для изучения пролиферативно-апоптотического баланса кератиноцитов дает возможность оценить степень и глубину постлучевого повреждения кожи после воздействия электронами для подбора оптимальных доз в клинике. Цель исследования: иммуногистохимическая оценка пролиферации и апоптоза кератиноцитов после локального облучения электронами кожи. В эксперименте использованы крысы-самцы породы Вистар (n=50), которые были поделены на группы: I – контрольная (n=20), которым вводили физиологический раствор и опытные - которым было произведено локальное облучение электронами кожи наружной поверхности бедра: II – 8 Гр (n=10; однократное), III – 40 Гр (n=10, однократно), IV – фракционное по 13 Гр в течение 6 суток суммарной очаговой дохой 78 Гр (n=10;). После завершения эксперимента осуществляли биопсию кожи наружной поверхности бедра и производили иммуногистохимическое исследование гистологических препаратов с антителами к антигенам Ki-67, каспазе-3 и p53. Анализ фрагментов кожи после облучения показал смещение пролиферативно-апоптотического баланса в сторону апоптоза кератиноцитов: уменьшение уровня экспрессии Ki-67 и увеличение количества p53-позитивных клеток. После однократного облучения электронами в дозах 8 Гр и 40 Гр обнаружили достоверное увеличение кератиноцитов, позитивно окрашенных с антителами к каспазе-3, – в 3,4 и в 6,6 раз соответственно, а при фракционном режиме облучения в суммарной дозе 78 Грей – в 11,6 раз по сравнению с контрольной группой. Таким образом, локальное облучение электронами в разовых дозах 8 Гр и 40 Гр приводит к смещению пролиферативно-апоптотического баланса кератиноцитов в сторону их апоптоза, активность которого прямо пропорциональна дозе ионизирующего излучения, а фракционный режим (суммарная очаговая доза 78 Гр) приводит к частичной десквамации эпителия и воспалительной инфильтрации.

1. Perez M, Abisaad JA, Rojas KD, et al. Skin cancer: Primary, secondary, and tertiary prevention. Part I. J Am Acad Dermatol. 2022;87(2):255-268. DOI:10.1016/j.jaad.2021.12.066

2. Cives M, Mannavola F, Lospalluti L, et al. Non-Melanoma Skin Cancers: Biological and Clinical Features. Int J Mol Sci. 2020;21(15):5394. DOI:10.3390/ijms21155394

3. Pashazadeh A, Boese A, Friebe M. Radiation therapy techniques in the treatment of skin cancer: an overview of the current status and outlook. J Dermatolog Treat. 2019;30(8):831-839. DOI:10.1080/09546634.2019.1573310

4. Chua B, Jackson JE, Lin C, Veness MJ. Radiotherapy for early non-melanoma skin cancer. Oral Oncol. 2019;98:96-101. DOI:10.1016/j.oraloncology.2019.09.018

5. Locke J, Karimpour S, Young G, et al. Radiotherapy for epithelial skin cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2001;51(3):748-755. DOI:10.1016/s0360-3016(01)01656-x

6. Olschewski T, Bajor K, Lang B, et al. Radiotherapie des Basalzellkarzinoms im Gesichts-/Kopfbereich: Bedeutung einer niedrigen Einzeldosis für das Langzeitsergebnis [Radiotherapy of basal cell carcinoma of the face and head: Importance of low dose per fraction on long-term outcome]. J Dtsch Dermatol Ges. 2006;4(2):124-130. DOI:10.1111/j.1610-0387.2006.05880.x

7. Jackson SP, Bartek J. The DNA-damage response in human biology and disease. Nature. 2009;461(7267):1071-1078. DOI:10.1038/nature08467

8. Mehta SR, Suhag V, Semwal M, Sharma N. Radiotherapy: Basic Concepts and Recent Advances. Med J Armed Forces India. 2010;66(2):158-162. DOI:10.1016/S0377-1237(10)80132-7

9. Yoshimura M, Itasaka S, Harada H, Hiraoka M. Microenvironment and radiation therapy. Biomed Res Int. 2013;2013:685308. DOI:10.1155/2013/685308

10. Lumniczky K, Sáfrány G. The impact of radiation therapy on the antitumor immunity: local effects and systemic consequences. Cancer Lett. 2015;356(1):114-125. DOI:10.1016/j.canlet.2013.08.024

11. Brix N, Tiefenthaller A, Anders H, et al. Abscopal, immunological effects of radiotherapy: Narrowing the gap between clinical and preclinical experiences. Immunol Rev. 2017;280(1):249-279. DOI:10.1111/imr.12573

12. Jeong H, Bok S, Hong BJ, et al. Radiation-induced immune responses: mechanisms and therapeutic perspectives. Blood Res. 2016;51(3):157-163. DOI:10.5045/br.2016.51.3.157

13. Formenti SC, Demaria S. Systemic effects of local radiotherapy. Lancet Oncol. 2009;10(7):718-726. DOI:10.1016/S1470-2045(09)70082-8

14. van Hezewijk M, Creutzberg CL, Putter H, et al. Efficacy of a hypofractionated schedule in electron beam radiotherapy for epithelial skin cancer: Analysis of 434 cases. Radiother Oncol. 2010;95(2):245-249. DOI:10.1016/j.radonc.2010.02.024

15. Guo M, Hay BA. Cell proliferation and apoptosis. Curr Opin Cell Biol. 1999;11(6):745-752. DOI:10.1016/s0955-0674(99)00046-0

16. Ward WF, Molteni A, Ts'ao C, Hinz JM. The effect of Captopril on benign and malignant reactions in irradiated rat skin. Br J Radiol. 1990;63(749):349-354. DOI:10.1259/0007-1285-63-749-349

17. Ran X, Cheng T, Shi C, Xu H, et al. The effects of total-body irradiation on the survival and skin wound healing of rats with combined radiation-wound injury. J Trauma. 2004;57(5):1087-1093. DOI:10.1097/01.ta.0000141885.72033.c7

18. Li Z, Gan H, Liang A, Wang X, et al. Promoting repair of highly purified stromal vascular fraction gel combined with advanced platelet-rich fibrin extract for irradiated skin and soft tissue injury. Ann Transl Med. 2022;10(17):933. DOI:10.21037/atm-22-3956

19. McPartlin AJ, Slevin NJ, Sykes AJ, Rembielak A. Radiotherapy treatment of non-melanoma skin cancer: a survey of current UK practice and commentary. Br J Radiol. 2014;87(1043):20140501. DOI:10.1259/bjr.20140501

20. Wang XJ, Lin S, Kang HF, et al. The effect of RHIZOMA COPTIDIS and COPTIS CHINENSIS aqueous extract on radiation-induced skin injury in a rat model. BMC Complement Altern Med. 2013;13:105. DOI:10.1186/1472-6882-13-105

21. Wang Q, Zhou Y, Wang X, Evers BM. Glycogen synthase kinase-3 is a negative regulator of extracellular signal-regulated kinase. Oncogene. 2006;25(1):43-50. DOI:10.1038/sj.onc.1209004

22. Morel C, Carlson SM, White FM, Davis RJ. Mcl-1 integrates the opposing actions of signaling pathways that mediate survival and apoptosis. Mol Cell Biol. 2009;29(14):3845-3852. DOI:10.1128/MCB.00279-09

23. Reisz JA, Bansal N, Qian J, et al. Effects of ionizing radiation on biological molecules--mechanisms of damage and emerging methods of detection. Antioxid Redox Signal. 2014;21(2):260-292. DOI:10.1089/ars.2013.5489

24. Khavkin J, Ellis DA. Aging skin: histology, physiology, and pathology. Facial Plast Surg Clin North Am. 2011;19(2):229-234. DOI:10.1016/j.fsc.2011.04.003

25. Martincorena I, Roshan A, Gerstung M, et al. Tumor evolution. High burden and pervasive positive selection of somatic mutations in normal human skin. Science. 2015;348(6237):880-886. DOI:10.1126/science.aaa6806