«Ульяновский медико-биологический журнал»

BIOLOGICAL SCIENCES

Download article

DOI 10.34014/2227-1848-2024-3-98-106

ASSESSMENT OF INFLAMMATORY RESPONSE AFTER ADMINISTRATION OF ASCORBIC ACID IN A RADIATION HEPATITIS MODEL

G.A. Demyashkin, V.A. Yakimenko, M.A. Vadyukhin, D.I. Ugurchieva

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Ministry of Health of the Russian Federation, Moscow, Russia

 

Exposure to ionizing radiation while treating malignant liver tumors causes radiation-induced hepatitis. Under electron irradiation, ascorbic acid may be a potential liver radioprotector.

Objective. The aim of the study is to conduct immunohistochemical assessment of IL-1β, IL-6, IL-10 expression levels after administration of ascorbic acid in a radiation-induced hepatitis model.

Materials and Methods. Wistar rats (n=40) were divided into four groups: Group 1 (n=10) – control; Group 2 (n=10) – electron irradiation, 30 Gy; Group 3 (n=10) – administration of ascorbic acid before electron irradiation; Group 4 (n=10) – administration of ascorbic acid. One week after the last fraction, the animals were withdrawn from the experiment. Liver fragments were examined morphologically, immunohistochemically and using ELISA method (IL-1β, IL-6, IL-10). Statistical analysis of the obtained data was performed using the a Post-hoc test for Kruskal-Wallis: The Dunn's Test. Multiple comparisons were performed using the Mann-Whitney U test.

Results. Electron irradiation resulted in a sharp increase in the expression of inflammatory factors and cytokine imbalance with a predominance of proinflammatory markers (IL-1β, IL-6) over anti-inflammatory ones (IL-10). In the group with pre-radiation administration of ascorbic acid, the levels of interleukins also exceeded the control values. However, the balance of pro- and anti-inflammatory factors was partially preserved.

Conclusion. A week after exposure to local electron irradiation (total radiation dose – 30 Gy), signs of radiation-induced hepatitis was observed. A statistically significant increase in the expression of proinflammatory cytokines was detected in the liver. At the same time, pre-radiation administration of ascorbic acid provides partial radioprotection of healthy hepatocytes, as well as restoration of the cytokine balance and a decrease in cellular inflammatory infiltration.

Key words: electrons, liver, cytokines, radioprotector, immunohistochemistry.

 

Conflict of interest. The authors declare no conflicts of interest.

Author contributions

Research concept and design: Demyashkin G.A., Yakimenko V.A.

Literature search, participation in research, data processing: Yakimenko V.A.,

Vadyukhin M.A., Ugurchieva D.I.

Statistical data processing: Yakimenko V.A., Vadyukhin M.A.

Data analysis and interpretation: Yakimenko V.A., Ugurchieva D.I., Demyashkin G.A.

Text writing and editing: Demyashkin G.A., Vadyukhin M.A., Yakimenko V.A.

 

References

  1. Koay E.J., Owen D., Das P. Radiation-Induced Liver Disease and Modern Radiotherapy. Semin Radiat Oncol. 2018; 28 (4): 321–331. DOI: 10.1016/j.semradonc.2018.06.007.

  2. Kim J., Jung Y. Radiation-induced liver disease: current understanding and future perspectives. Exp Mol Med. 2017; 49 (7): e359. DOI: 10.1038/emm.2017.85.

  3. Yang W., Shao L., Zhu S. Transient Inhibition of mTORC1 Signaling Ameliorates Irradiation-Induced Liver Damage. Front Physiol. 2019; 10: 228. DOI: 10.3389/fphys.2019.00228.

  4. Li W., Jiang L., Lu X., Liu X., Ling M. Curcumin protects radiation-induced liver damage in rats through the NF-κB signaling pathway. BMC Complement Med Ther. 2021; 21 (1): 10. DOI: 10.1186/s12906-020-03182-1.

  5. Cheng W., Xiao L., Ainiwaer A. Molecular responses of radiation-induced liver damage in rats. Mol Med Rep. 2015; 11 (4): 2592–2600. DOI: 10.3892/mmr.2014.3051.

  6. Calvo F.A., Serrano J., Cambeiro M. Intra-Operative Electron Radiation Therapy: An Update of the Evidence Collected in 40 Years to Search for Models for Electron-FLASH Studies. Cancers (Basel). 2022; 14 (15): 3693. DOI: 10.3390/cancers14153693.

  7. Attia A.A., Hamad H.A., Fawzy M.A., Saleh S.R. The Prophylactic Effect of Vitamin C and Vitamin B12 against Ultraviolet-C-Induced Hepatotoxicity in Male Rats. Molecules. 2023; 28 (11): 4302. DOI: 10.3390/molecules28114302.

  8. Khalil A., Omran H., Alsheikh F. Balance of pro- and anti-inflammatory cytokines in livers of high fat diet rats exposed to fractionated gamma irradiation. BMC Res Notes. 2018; 11 (1): 741. DOI: 10.1186/

    s13104-018-3851-2.

  9. Aliper A.M., Bozdaganyan M.E., Sarkisova V.A. Radioprotectors.org: an open database of known and predicted radioprotectors. Aging (Albany NY). 2020; 12 (15): 15741–15755. DOI: 10.18632/aging.103815.

  10. Zheng H., Xu Y., Liehn E.A., Rusu M. Vitamin C as Scavenger of Reactive Oxygen Species during Healing after Myocardial Infarction. Int J Mol Sci. 2024; 25 (6): 3114. DOI: 10.3390/ijms25063114.

  11. Knodell R.G., Ishak K.G., Black W.C. Formulation and application of a numerical scoring system for assessing histological activity in asymptomatic chronic active hepatitis. Hepatology. 1981; 1 (5): 431–435. DOI: 10.1002/hep.1840010511.

  12. El-Maraghi E.F., Abdel-Fattah K.I., Soliman S.M., El-Sayed W.M. Taurine abates the liver damage induced by γ-irradiation in rats through anti-inflammatory and anti-apoptotic pathways. Int J Radiat Biol. 2020; 96 (12): 1550–1559. DOI: 10.1080/09553002.2020.1828656.

  13. Yamaga S., Aziz M., Murao A., Brenner M., Wang P. DAMPs and radiation injury. Front Immunol. 2024; 15: 1353990. DOI: 10.3389/fimmu.2024.1353990.

  14. Zhang C., Liang Z., Ma S., Liu X. Radiotherapy and Cytokine Storm: Risk and Mechanism. Front Oncol. 2021; 11: 670464. DOI: 10.3389/fonc.2021.670464.

  15. Cai L., Koropatnick J., Cherian M.G. Roles of vitamin C in radiation-induced DNA damage in presence and absence of copper. Chem Biol Interact. 2001; 137 (1): 75–88. DOI: 10.1016/s0009-2797(01)00210-1.

  16. Ali A., Riaz S., Khalid W., Fatima M., Mubeen U., Babar Q., Madilo F.K. Potential of ascorbic acid in human health against different diseases: an updated narrative review. International Journal of Food Properties. 2024; 27 (1): 493–515. DOI: 10.1080/10942912.2024.2327335.

Received May 04, 2024; accepted June 26, 2024.

 

Information about the authors

Demyashkin Grigoriy Aleksandrovich, Doctor of Sciences (Medicine), Head of the Laboratory of Histology and Immunohistochemistry, Institute for Translational Medicine and Biotechnology, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Ministry of Health of the Russian Federation. 119991, Russia, Moscow, Trubetskaya St., 8/2; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8447-2600

Yakimenko Vladislav Andreevich, Postgraduate Student, Institute for Translational Medicine and Biotechnology, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Ministry of Health of the Russian Federation. 119991, Russia, Moscow, Trubetskaya St., 8/2; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-2308-6313

Vadyukhin Matvey Anatol'evich, Student, N.V. Sklifosovsky Institute of Clinical Medicine, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Ministry of Health of the Russian Federation. 119991, Russia, Moscow, Trubetskaya St., 8/2; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-6235-1020

Ugurchieva Dali Ibragimovna, Postgraduate Student, Institute for Translational Medicine and Biotechnology, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Ministry of Health of the Russian Federation. 119991, Russia, Moscow, Trubetskaya St., 8/2; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0009-0004-7308-8450

 

For citation

Demyashkin G.A., Yakimenko V.A., Vadyukhin M.A., Ugurchieva D.I. Otsenka vospalitel'noy reaktsii posle vvedeniya askorbinovoy kisloty v modeli luchevogo gepatita [Assessment of inflammatory response after administration of ascorbic acid in a radiation hepatitis model]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2024; 3: 98–106. DOI: 10.34014/2227-1848-2024-3-98-106 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 615.849.12

DOI 10.34014/2227-1848-2024-3-98-106

ОЦЕНКА ВОСПАЛИТЕЛЬНОЙ РЕАКЦИИ ПОСЛЕ ВВЕДЕНИЯ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ В МОДЕЛИ ЛУЧЕВОГО ГЕПАТИТА

Г.А. Демяшкин, В.А. Якименко, М.А. Вадюхин, Д.И. Угурчиева

ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)» Минздрава России, г. Москва, Россия

 

Воздействие ионизирующего излучения при лечении злокачественных новообразований печени вызывает радиационно-индуцированную гибель гепатоцитов с развитием лучевого гепатита. Потенциальным радиопротектором печени в условиях облучения электронами может быть аскорбиновая кислота.

Цель. Иммуногистохимическая оценка уровней экспрессии IL-1β, IL-6, IL-10 после введения аскорбиновой кислоты в модели лучевого гепатита.

Материалы и методы. Крысы породы «Вистар» (n=40) были поделены на четыре группы: I – контрольная (n=10); II (n=10) – облучение электронами в дозе 30 Гр; III (n=10) – введение аскорбиновой кислоты перед облучением электронами; IV (n=10) – введение аскорбиновой кислоты. Через неделю после последней фракции животных выводили из эксперимента, а фрагменты печени исследовали морфологически, иммуногистохимически и методом ELISA (IL-1β, IL-6, IL-10). Статистический анализ полученных данных проводили с использованием критерия Краскела – Уоллиса с апостериорным критерием Данна, множественные сравнения проводили при помощи U-теста Манна – Уитни.

Результаты. Облучение электронами привело к резкому увеличению экспрессии факторов воспаления и цитокиновому дисбалансу с преобладанием провоспалительных маркеров (IL-1β, IL-6) над противовоспалительным (IL-10). В группе предлучевого введения аскорбиновой кислоты уровни интерлейкинов также превышали контрольные значения, однако баланс про- и противовоспалительных факторов был частично сохранен.

Выводы. Через неделю после воздействия локального облучения электронами в суммарной дозе 30 Гр происходит развитие признаков лучевого гепатита. В печени выявлено статистически значимое увеличение экспрессии провоспалительных цитокинов. В то же время предлучевое введение аскорбиновой кислоты обеспечивает частичную радиопротекцию здоровых гепатоцитов, а также восстановление цитокинового баланса и уменьшение клеточной воспалительной инфильтрации.

Ключевые слова: электроны, печень, цитокины, радиопротектор, иммуногистохимия

 

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов.

Вклад авторов

Концепция и дизайн исследования: Демяшкин Г.А., Якименко В.А.

Литературный поиск, участие в исследовании, обработка материала: Якименко В.А.,

Вадюхин М.А., Угурчиева Д.И.

Статистическая обработка данных: Якименко В.А., Вадюхин М.А.

Анализ и интерпретация данных: Якименко В.А., Угурчиева Д.И., Демяшкин Г.А.

Написание и редактирование текста: Демяшкин Г.А., Вадюхин М.А., Якименко В.А.

 

Литература

  1. Koay E.J., Owen D., Das P. Radiation-Induced Liver Disease and Modern Radiotherapy. Semin Radiat Oncol. 2018; 28 (4): 321–331. DOI: 10.1016/j.semradonc.2018.06.007.

  2. Kim J., Jung Y. Radiation-induced liver disease: current understanding and future perspectives. Exp Mol Med. 2017; 49 (7): e359. DOI: 10.1038/emm.2017.85.

  3. Yang W., Shao L., Zhu S. Transient Inhibition of mTORC1 Signaling Ameliorates Irradiation-Induced Liver Damage. Front Physiol. 2019; 10: 228. DOI: 10.3389/fphys.2019.00228.

  4. Li W., Jiang L., Lu X., Liu X., Ling M. Curcumin protects radiation-induced liver damage in rats through the NF-κB signaling pathway. BMC Complement Med Ther. 2021; 21 (1): 10. DOI: 10.1186/s12906-020-03182-1.

  5. Cheng W., Xiao L., Ainiwaer A. Molecular responses of radiation-induced liver damage in rats. Mol Med Rep. 2015; 11 (4): 2592–2600. DOI: 10.3892/mmr.2014.3051.

  6. Calvo F.A., Serrano J., Cambeiro M. Intra-Operative Electron Radiation Therapy: An Update of the Evidence Collected in 40 Years to Search for Models for Electron-FLASH Studies. Cancers (Basel). 2022; 14 (15): 3693. DOI: 10.3390/cancers14153693.

  7. Attia A.A., Hamad H.A., Fawzy M.A., Saleh S.R. The Prophylactic Effect of Vitamin C and Vitamin B12 against Ultraviolet-C-Induced Hepatotoxicity in Male Rats. Molecules. 2023; 28 (11): 4302. DOI: 10.3390/molecules28114302.

  8. Khalil A., Omran H., Alsheikh F. Balance of pro- and anti-inflammatory cytokines in livers of high fat diet rats exposed to fractionated gamma irradiation. BMC Res Notes. 2018; 11 (1): 741. DOI: 10.1186/s13104-018-3851-2.

  9. Aliper A.M., Bozdaganyan M.E., Sarkisova V.A. Radioprotectors.org: an open database of known and predicted radioprotectors. Aging (Albany NY). 2020; 12 (15): 15741–15755. DOI: 10.18632/aging.103815.

  10. Zheng H., Xu Y., Liehn E.A., Rusu M. Vitamin C as Scavenger of Reactive Oxygen Species during Healing after Myocardial Infarction. Int J Mol Sci. 2024; 25 (6): 3114. DOI: 10.3390/ijms25063114.

  11. Knodell R.G., Ishak K.G., Black W.C. Formulation and application of a numerical scoring system for assessing histological activity in asymptomatic chronic active hepatitis. Hepatology. 1981; 1 (5): 431–435. DOI: 10.1002/hep.1840010511.

  12. El-Maraghi E.F., Abdel-Fattah K.I., Soliman S.M., El-Sayed W.M. Taurine abates the liver damage induced by γ-irradiation in rats through anti-inflammatory and anti-apoptotic pathways. Int J Radiat Biol. 2020; 96 (12): 1550–1559. DOI: 10.1080/09553002.2020.1828656.

  13. Yamaga S., Aziz M., Murao A., Brenner M., Wang P. DAMPs and radiation injury. Front Immunol. 2024; 15: 1353990. DOI: 10.3389/fimmu.2024.1353990.

  14. Zhang C., Liang Z., Ma S., Liu X. Radiotherapy and Cytokine Storm: Risk and Mechanism. Front Oncol. 2021; 11: 670464. DOI: 10.3389/fonc.2021.670464.

  15. Cai L., Koropatnick J., Cherian M.G. Roles of vitamin C in radiation-induced DNA damage in presence and absence of copper. Chem Biol Interact. 2001; 137 (1): 75–88. DOI: 10.1016/s0009-2797(01)00210-1.

  16. Ali A., Riaz S., Khalid W., Fatima M., Mubeen U., Babar Q., Madilo F.K. Potential of ascorbic acid in human health against different diseases: an updated narrative review. International Journal of Food Properties. 2024; 27 (1): 493–515. DOI: 10.1080/10942912.2024.2327335.

Поступила в редакцию 04.05.2024; принята 26.06.2024.

 

Авторский коллектив

Демяшкин Григорий Александрович – доктор медицинских наук, заведующий лабораторией гистологии и иммуногистохимии Института трансляционной медицины и биотехнологии, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)» Минздрава России. 119991, Россия, г. Москва, ул. Трубецкая, 8/2; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-8447-2600

Якименко Владислав Андреевич – аспирант Института трансляционной медицины и биотехнологии, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)» Минздрава России. 119991, Россия, г. Москва, ул. Трубецкая, 8/2; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0003-2308-6313

Вадюхин Матвей Анатольевич – студент Института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)» Минздрава России. 119991, Россия, г. Москва, ул. Трубецкая, 8/2; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-6235-1020

Угурчиева Дали Ибрагимовна – аспирант Института трансляционной медицины и биотехнологии, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)» Минздрава России. 119991, Россия, г. Москва, ул. Трубецкая, 8/2; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0009-0004-7308-8450

 

Образец цитирования

Демяшкин Г.А., Якименко В.А., Вадюхин М.А., Угурчиева Д.И. Оценка воспалительной реакции после введения аскорбиновой кислоты в модели лучевого гепатита. Ульяновский медико-биологический журнал. 2024; 3: 98–106. DOI: 10.34014/2227-1848-2024-3-98-106.