Полиэлектролитные микрокапсулы как инструмент для усиления фотосенсибилизирующего эффекта Хлорина Е6
Авторы
-
Екатерина П. Бродовская
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва»
https://orcid.org/0000-0002-1060-9843
-
Лариса А. Тарарина
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
https://orcid.org/0000-0001-8006-698X
-
Михаил Н. Жарков
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва».
https://orcid.org/0000-0002-8272-1973
-
Ирина А. Хуторская
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва»
https://orcid.org/0000-0001-5553-0525
-
Денис Э. Якобсон
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва»
https://orcid.org/0000-0002-7675-0823
-
Амина Аль-хадж Аюб
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education, National Research Ogarev Mordovia State University
https://orcid.org/0000-0002-2793-6760
-
Игорь В. Маев
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
https://orcid.org/0000-0001-6114-564X
-
Андрей В. Заборовский
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
https://orcid.org/0000-0002-7923-9916
-
Дина В. Юнина
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
https://orcid.org/0000-0001-8901-9557
-
Сергей В. Царегородцев
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
https://orcid.org/0000-0002-0254-0516
-
Глеб Б. Сухоруков
Сколковского института науки и технологий
https://orcid.org/0000-0001-6213-0562
-
Николай А. Пятаев
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»
https://orcid.org/0000-0002-9688-7640
DOI:
https://doi.org/10.18413/rrpharmacology.9.10055Аннотация
Введение: Фотодинамическая терапия - перспективный метод лечения опухолей с использованием фотосенсибилизаторов и света определенной длины волны. Модификация фотосенсибилизаторов улучшает и усиливает фототоксический эффект при снижении темновой цитотоксичности.
Материалы и методы: Мы сравнили фотосенсибилизирующее действие полиэлектролитных микрокапсул с хлорином E6 (ClE6) и свободного ClE6 в эквивалентных концентрациях на культуре мышиных фибробластов L929 в опытах in vitro. Микрокапсулы готовили послойно, последовательно нанося противоположно заряженные полиэлектролиты на сферические частицы CaCO3. Поглощение капсул клетками оценивали с помощью конфокальной микроскопии. Для исследования жизнеспособности клеток использовали МТТ-тест, а относительное количество активных форм кислорода определяли флуоресцентным методом.
Результаты: Микрокапсулы с ClE6 (во всех исследуемых концентрациях) после облучения красным светом (660 нм) снижали жизнеспособность клеток с 20% до 5%, при этом в темноте эти капсулы не проявляли цитотоксичности. Свободный ClE6 в тех же концентрациях, что и в капсулах после облучения, снижал жизнеспособность с 65% до 35%. Уровень активных форм кислорода в группе клеток с капсулами был в 2 раза выше по сравнению с группой с CLE6.
Обсуждение: Наиболее вероятным механизмом повышения токсичности является создание более высокой концентрации активных форм кислорода и локализация эффекта в области взаимодействия микрокапсулы с клеточной мембраной. Активация выработки активных форм кислорода может быть обусловлена тем, что капсулы обеспечивают более высокую локальную концентрацию фотосенсибилизаторов в клетке или рядом с ней, чем свободная форма препарата.
Заключение: Включение хлорина Е6 в полимерные капсулы снижало темновую токсичность и усиливало фотосенсибилизирующий эффект по сравнению со свободной формой ClE6.
Графическая аннотация
Ключевые слова:
полиэлектролитные микрокапсулы, фотодинамическая терапия, хлорин Е6, фототоксичность, активные формы кислородаБиблиографические ссылки
Bacellar IOL, Tsubone TM, Pavani C, Baptista MS (2015) Photodynamic efficiency: from molecular photochemistry to cell death. International Journal of Molecular Sciences 16(9): 20523–20559. https://doi.org/10.3390/ijms160920523 [PubMed] [PMC]
Bisland SK, Singh D, Gariépy J (1999) Potentiation of chlorin e6 photodynamic activity in vitro with peptide-based intracellular vehicles. Bioconjugate Chemistry 10(6): 982–992. https://doi.org/10.1021/bc990020u [PubMed]
Casas A (2020) Clinical uses of 5-aminolaevulinic acid in photodynamic treatment and photodetection of cancer: A review. Cancer Letters 490: 165–173. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2020.06.008 [PubMed]
Castano AP, Demidova TN, Hamblin MR (2005) Mechanisms in photodynamic therapy: part two-cellular signaling, cell metabolism and modes of cell death. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy 2(1): 1–23. https://doi.org/10.1016/S1572-1000(05)00030-X [PubMed] [PMC]
Chen J, Fan T, Xie Z, Zeng Q, Xue P, Zheng T, Chen Y, Luo X, Zhang H (2020) Advances in nanomaterials for photodynamic therapy applications: Status and challenges. Biomaterials 237: 119827. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.119827 [PubMed]
De Geest BG, Vandenbroucke RE, Guenther AM, Sukhorukov GB, Hennink WE, Sanders NN, Demeester J, De Smedt SC (2006) Intracellularly degradable polyelectrolyte microcapsules. Advanced Materials 18: 1005–1009. https://doi.org/10.1002/adma.200502128
Donohoe C, Senge MO, Arnaut LG, Gomes-da-Silva LC (2019) Cell death in photodynamic therapy: From oxidative stress to anti-tumor immunity. Biochimica et Biophysica Acta. Reviews on Cancer 1872(2): 188308. https://doi.org/10.1016/j.bbcan.2019.07.003 [PubMed]
Duan X, Chen B, Cui Y, Zhou L, Wu C, Yang Z, Wen Y, Miao X, Li Q, Xiong L, He J (2018) Ready player one? Autophagy shapes resistance to photodynamic therapy in cancers. Apoptosis 23(11-12): 587–606. https://doi.org/10.1007/s10495-018-1489-0 [PubMed]
Javier AM, Kreft O, Semmling M, Kempter S, Skirtach AG, Bruns OT, Pino P del, Bedard MF, Rädler J, Käs J, Plank C, Sukhorukov GB, Parak WJ (2008) Uptake of colloidal polyelectrolyte-coated particles and polyelectrolyte multilayer capsules by living cells. Advanced Materials 20(22): 4281–4287. https://doi.org/10.1002/adma.200703190
Juzeniene A (2009) Chlorin e6-based photosensitizers for photodynamic therapy and photodiagnosis. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy 6(2): 94–96. https://doi.org/10.1016/j.pdpdt.2009.06.001 [PubMed]
Kessel D (1977) Effects of photoactivated porphyrins at the cell surface of leukemia L1210 cells. Biochemistry 16(15): 3443–3449. https://doi.org/10.1021/bi00634a023 [PubMed] [PMC]
Lanza RP, Langer R, Vacanti J (2000) Principles of Tissue Engineering. Academic Press, New York, USA, 995 pp. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-436630-5.X5000-4
McGahon AJ, Martin SJ, Bissonnette RP, Mahboubi A, Shi Y, Mogil RJ, Nishioka WK, Green DR (1995) The end of the (cell) line: methods for the study of apoptosis in vitro. Methods in Cell Biology 46: 153–185. https://doi.org/10.1016/s0091-679x(08)61929-9 [PubMed]
Ming L, Cheng K, Chen Y, Yang R, Chen D (2021) Enhancement of tumor lethality of ROS in photodynamic therapy. Cancer Medicine 10(1): 257–268. https://doi.org/10.1002/cam4.3592 [PubMed] [PMC]
Moan J (1990) On the diffusion length of singlet oxygen in cells and tissues. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 6(3): 343–344. https://doi.org/10.1016/1011-1344(90)85104-5
Moiseeva N, Eroshenko D, Laletina L, Rybalkina E, Susova O, Karamysheva A, Tolmacheva I, Nazarov M, Grishko V (2023) The molecular mechanisms of oleanane aldehyde-β-enone cytotoxicity against doxorubicin-resistant cancer cells. Biology 12(3): 415. https://doi.org/10.3390/biology12030415 [PubMed] [PMC]
Rejman J, Oberle V, Zuhorn IS, Hoekstra D (2004) Size-dependent internalization of particles via the pathways of clathrin- and caveolae-mediated endocytosis. Biochemical Journal 377(Pt 1): 159–169. https://doi.org/10.1042/bj20031253 [PubMed] [PMC]
Rosin FCP, Teixeira MG, Pelissari C, Corrêa L (2018) Resistance of oral cancer cells to 5-ALA-mediated photodynamic therapy. Journal of Cellular Biochemistry 119(4): 3554–3562. https://doi.org/10.1002/jcb.26541 [PubMed]
Soleymani M, Velashjerdi M, Shaterabadi Z, Barati A (2020) One-pot preparation of hyaluronic acid-coated iron oxide nanoparticles for magnetic hyperthermia therapy and targeting CD44-overexpressing cancer cells. Carbohydrate Polymers 237: 116130. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116130 [PubMed]
Spikes JD (1984) Photobiology of porphyrins. Progress in Clinical and Biological Research 170: 19–39. [PubMed]
Volodkin DV, Petrov AI, Prevot M, Sukhorukov GB (2004) Matrix polyelectrolyte microcapsules: new system for macromolecule encapsulation. Langmuir 20(8): 3398–3406. https://doi.org/10.1021/la036177z [PubMed]
Xu D, Baidya A, Deng K, Li Y-S, Wu B, Xu H-B (2021) Multifunctional nanoparticle PEG‑Ce6‑Gd for MRI‑guided photodynamic therapy. Oncology Reports 45: 547–556. https://doi.org/10.3892/or.2020.7871 [PubMed] [PMC]
Ye T, Chen T, Jiang B, Yang L, Liu X, Chen B, Zou Y, Yu B (2020) 5-aminolevulinic acid photodynamic therapy inhibits invasion and metastasis of SCL-1 cells probably via MTSS1 and p63 gene related pathways. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy 32: 102039. https://doi.org/10.1016/j.pdpdt.2020.102039 [PubMed]
Yin T, Huang P, Gao G, Shapter JG, Shen Y, Sun R, Yue C, Zhang C, Liu Y, Zhou S, Cui D (2016) Superparamagnetic Fe3O4-PEG2K-FA@Ce6 nanoprobes for in vivo dual-mode imaging and targeted photodynamic therapy. Scientific Reports 6: 36187. https://doi.org/10.1038/srep36187 [PubMed] [PMC]
Zharkov MN, Brodovskaya EP, Kulikov OA, Gromova EV, Ageev VP, Atanova AV, Kozyreva ZV, Tishin AM, Pyatakov AP, Pyataev NA, Sukhorukov GB (2021) Enhanced cytotoxicity caused by AC magnetic field for polymer microcapsules containing packed magnetic nanoparticles. Colloids and Surfaces. B, Biointerfaces 199: 111548. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2020.111548 [PubMed]
Zhou J, Geng S, Ye W, Wang Q, Lou R, Yin Q, Du B, Yao H (2020) ROS-boosted photodynamic therapy against metastatic melanoma by inhibiting the activity of antioxidase and oxygen-producing nano-dopants. Pharmacological Research 158: 104885. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2020.104885 [PubMed]
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Екатерина П. Бродовская , Лариса А. Тарарина, Михаил Н. Жарков , Ирина А. Хуторская , Денис Э. Якобсон, Амина Аль-хадж Аюб , Игорь В. Маев, Андрей В. Заборовский , Дина В. Юнина, Сергей В. Царегородцев, Глеб Б. Сухоруков, Николай А. Пятаев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Русский
English
