Experimental model of inducible breast cancer in the context of dynamic assessment of vasculogenic mimicry: a pilot study
- Authors: Vetlitsyna S.V.1, Chikaeva A.A.1, Ionova A.A.1, Gerolev A.V.1, Konak M.A.2
-
Affiliations:
- Pirogov Russian National Research Medical University
- Petrovsky Medical University "Petrovsky National Research Center of Surgery"
- Issue: Vol 14, No 1 (2025): Материалы Всероссийских форумов с международным участием
- Pages: 51-53
- Section: Онкология
- URL: https://new.vestnik-surgery.com/index.php/2415-7805/article/view/10613
Cite item
Full Text
Abstract
One of the fundamental tasks of experimental oncology today is to detail the necessary characteristics of the tumor process, which will help to most accurately determine specific targets for targeted therapy and increase its effectiveness. It has been found that tumor cells under certain conditions have the ability to create limited basal membrane high-permeability, matrix-rich vasculogenic mimicry channels, supporting the growth of tumor tissue and its metastasis. They become the main suppliers of energy substrates. Vasculogenic mimicry correlates with a high degree of tumor malignancy and is more common in patients with an unfavorable course of the disease, making the study of this phenomenon on experimental models a relevant and promising direction for modern scientists. The mechanism of vasculogenic mimicry is not completely understood, but a stable connection between its initiation and hypoxic conditions of the tumor microenvironment is noted. It is under these conditions that the expression of genes responsible for the epithelial-endothelial transition of tumor cells, the production of matrix metalloproteinases increases. Dynamic monitoring of tumor progression in experimental models, serial sections of biomaterial can be carried out thanks to the use of trepanobiopsy - a modern, minimally invasive method that is distinguished by sufficient informativeness, availability, and mobility of equipment, allowing to maintain the viability of laboratory animals.
Full Text
Введение. Развитие и выживание опухолевой ткани, поддержание ее метаболизма во многом определяется благодаря организации у нее сосудистого компонента, обеспечивающего достаточный уровень метаболизма. На сегодняшний день наиболее тщательному изучению и проведению фундаментальных исследований в области экспериментальной онкологии подлежит васкулогенная мимикрия — альтернативный механизм кровоснабжения опухоли, повышающий ее жизнеспособность. Он заключается в формировании васкулярных каналов при частичной трансдифференцировке опухолевых клеток в эндотелий-подобные клетки в пределах опухолевого микроокружения и характерен для новообразований с высокой степенью злокачественности, быстрым прогрессированием и активным метастазированием. С учетом нарушенного метаболизма у эпителиальных клеток аномального строения и условий нарастающей гипоксии происходит чрезмерное несбалансированное выделение проангиогенных факторов и нарушается баланс между ними и антиангиогенными факторами. Подобное микроокружение создает условия для привлечения опухолевых клеток и формирования ими каналов васкулогенной мимикрии [1].
Впервые данное явление было описано Maniotis et al. в 1999 г., который выявил некоторые механизмы формирования подобных узорчатых сосудистых каналов при увеальной и метастатической меланоме кожи. Предполагалось, что описанные структуры, внутри которых были обнаружены эритроциты, обеспечивают внутриопухолевую микроциркуляцию [2]. Другая группа исследователей во главе с Bissell et al. в своей статье, датированной этим же годом, тоже подчеркивает особенности малоизученного феномена: отсутствие в каналах эндотелия, сильная структурированность образованных в меланоме петель. Узорчатый матричный тип структур, представленный выше, имеет вид сети, обеспечивающей доставку кислорода и питательных веществ к опухолевым клеткам и обладающей достаточно большой площадью диффузионной поверхности. Его морфологическое строение значительно разнится от таковой у нормальных кровеносных сосудов в отличие от трубчатого типа, представляющего собой полые каналы, выстланные опухолевыми клетками и покрытые гликопротеинами [3]. От кровеносных сосудов их также отличает расположение опухолевых клеток снаружи от просвета и отсутствие перицитов[4]. Предполагается, что опухолевые клетки, создающие узорчатые структуры ВМ, способны приобретать эмбриональный фенотип, это обеспечивает поддержание жизнеспособности опухоли. До открытия ВМ подобные механизмы создания сосудистоподобных структур были описаны в нормальных эмбриональных тканях человека, но не были приподнесены в контексте прогрессирования опухолевых процессов.
Для идентификации ВМ прибегают к иммуногистохимическому окрашиванию. В настоящее время не существует биомаркера, с помощью которого была бы возможность безошибочного определения высокоперфузионных, богатых матриксом каналов васкулогенной мимикрии, тем не менее были описаны конкретные маркеры, экспрессируемые данными клеточными структурами [5]. Наиболее часто применяют метод двойного окрашивания на маркеры эндотелиальных клеток CD31 и CD34 с последующим прокрашиванием реактивом Шиффа (PAS-реакции), который придает внеклеточному матриксу малиновый цвет [4]. Каналы могут не окрашиваться иммунологическими маркерами эндотелиальных клеток совсем или прерывистым образом [6] .
Индуцирование канцерогенеза для последующего проведения морфологической оценки васкулогенной мимикрии и отслеживания процесса в динамике, которое не будет выводить лабораторное животное из эксперимента, является трепанобиопсия (толстоигольная биопсия) — современная диагностическая методика, применяемая в хирургической практике для забора тканевого материала. В ходе процедуры благодаря выполнению вращательных движений происходит срезание кромкой иглы и получение столбика тканей, отражающего послойное гистологическое строение изучаемой области. Оценка кинетики роста опухоли при сохранении жизнеспособности животных, не нарушающая строение самого патологического образования, позволяет изучать морфологию компонентов микрососудистого русла. В дальнейшем это может стать удобной методикой для отслеживания эффективности применения разрабатываемой терапии, направленной на блокирование роста каналов васкулогенной мимикрии.
Цель работы Рассмотреть применение трепанобиопсии как малотравматичной эффективной методики для изучения индуцированного канцерогенеза и явления васкулогенной мимикрии на лабораторных животных.
Материалы и методы исследования. После обработки операционного поля 0,5 % об. спиртовым раствором хлоргексидина биглюконата был произведен забор биопсийного материала при помощи метода трепанобиопсии при помощи специальной иглы (14 G х 85 мм). у 61 крысы линии Wistar, у которых при помощи канцерогена I класса был химически индуцирован канцерогенез. Гистологический материал был зафиксирован в 10% забуференном формалине, было выполнено окрашивание гистохимическими и иммуногистохимическими методами: антитела к CD31, CD34, Е-кадгерину и виментину, PAS-реакция. Далее проводилась морфологическая оценка микроваскуляризации при помощи световой и электронной микроскопии.
Результаты исследования. У 61 крысы линии Wistar была выявлена invasive carcinoma of no special type (IC NST). В них были обнаружены ультраструктурные признаки васкулогенной мимикрии и трубчатые структуры с высокой проницаемостью, богатые матриксом или узорчатые матричные структуры, содержащие коллаген, протеогликаны и плазму. При проведении двойного окрашивания были выявлен фенотип PAS+/CD34- в большинстве случаев и PAS+/CD34+ в оставшихся. Для оценки кинетики опухолевого роста был осуществлен забор гистологического материала трехкратно на разных сроках канцерогенеза. Первый забор был произведен на 4-ю неделю от начала индукции канцерогенеза, второй – на 8-ю, третий на 12-ю неделю. При использовании трепанобиопсии ни одно животное не было выведено из эксперимента.
Заключение. В исследовании продемонстрировано изучение морфологических и иммунологических характеристик явления васкулогенной мимикрии на экспериментальных моделях. У лабораторных животных при помощи канцерогена I класса было индуцировано создание опухолевыми клетками агрессивных фенотипов васкулярных каналов, обеспечивающих дополнительный источник для покрытия потребности опухоли в энергии и метаболитах. Использование перспективной в области фундаментальной и экспериментальной онкологии методики трепанобиопсии позволяет оптимизировать забор биоматериала и исследовать васкулогенную мимикрию в динамике.
About the authors
Svetlana Vladimirovna Vetlitsyna
Pirogov Russian National Research Medical University
Email: vasyavasin1855@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0003-9951-801X
SPIN-code: 5667-5110
Aminate Akhmedovna Chikaeva
Pirogov Russian National Research Medical University
Email: alsciaukat@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0008-4375-5020
student
Russian Federation, Pirogov Russian National Research Medical UniversityAnastasia Alekseevna Ionova
Pirogov Russian National Research Medical University
Email: alsciaukat@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0006-1363-4661
student
Russian Federation, Pirogov Russian National Research Medical UniversityAlexey Vladimirovich Gerolev
Pirogov Russian National Research Medical University
Email: vasyavasin1855@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0005-9513-497X
student
Russian Federation, Pirogov Russian National Research Medical UniversityMaria Alekseevna Konak
Petrovsky Medical University "Petrovsky National Research Center of Surgery"
Author for correspondence.
Email: vasyavasin1855@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0000-3223-6614
student
Russian Federation, 119991, Russia, Moscow, l. Abrikosovsky d.2References
- Huang J, Wang C, Hou Y, et al. Molecular mechanisms of Thrombospondin-2 modulates tumor vasculogenic mimicry by PI3K/AKT/mTOR signaling pathway. Biomed Pharmacother. 2023;167:115455. doi: 10.1016/j.biopha.2023.115455
- Morales-Guadarrama G, García-Becerra R, Méndez-Pérez EA, García-Quiroz J, Avila E, Díaz L. Vasculogenic Mimicry in Breast Cancer: Clinical Relevance and Drivers. Cells. 2021;10(7):1758. Published 2021 Jul 12. doi: 10.3390/cells10071758
- Treps L, Faure S, Clere N. Vasculogenic mimicry, a complex and devious process favoring tumorigenesis - Interest in making it a therapeutic target. Pharmacol Ther. 2021;223:107805. doi: 10.1016/j.pharmthera.2021.107805
- Wechman SL, Emdad L, Sarkar D, Das SK, Fisher PB. Vascular mimicry: Triggers, molecular interactions and in vivo models. Adv Cancer Res. 2020;148:27-67. doi: 10.1016/bs.acr.2020.06.0016.García-Quiroz J, García-Becerra R, Santos-Cuevas C, Ramírez-6.
- García-Quiroz J, García-Becerra R, Santos-Cuevas C, et al. Synergistic Antitumorigenic Activity of Calcitriol with Curcumin or Resveratrol is Mediated by Angiogenesis Inhibition in Triple Negative Breast Cancer Xenografts. Cancers (Basel). 2019;11(11):1739. Published 2019 Nov 6. doi: 10.3390/cancers111117397.
- Andonegui-Elguera MA, Alfaro-Mora Y, Cáceres-Gutiérrez R, Caro-Sánchez CHS, Herrera LA, Díaz-Chávez J. An Overview of Vasculogenic Mimicry in Breast Cancer. Front Oncol. 2020;10:220. Published 2020 Feb 27. doi: 10.3389/fonc.2020.00220
Supplementary files
There are no supplementary files to display.
