МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ОТВЕТ ЭНДОТЕЛИАЛЬНЫХ КЛЕТОК НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ДОКСОРУБИЦИНА: РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ IN VITRO И IN VIVO

Основные положения

• Доксорубицин – антибиотик антрациклинового ряда, используемый для лечения некоторых форм онкологических заболеваний, применение которого сопряжено с развитием ряда осложнений со стороны сердечно-сосудистой системы.
• Проведенные in vitro и in vivo эксперименты с применением первичных эндотелиальных клеток коронарной и внутренней грудной артерий и нормолипидемических крыс линии Wistar показали, что воздействие доксорубицина приводит к изменению профиля генной экспрессии эндотелиальных клеток, свидетельствующему о незначительном нарушении ключевых звеньев патогенеза эндотелиальной дисфункции.

Цель. Оценка профиля экспрессии генов-маркеров эндотелиальной дисфункции в эндотелиальных клетках при воздействии доксорубицина в экспериментах in vitro и in vivo. Материалы и методы. Использованы коммерческие культуры первичных эндотелиальных клеток коронарной и внутренней грудной артерий, которые подвергались воздействию доксорубицина в концентрации 2 мкг/мл в течение суток, а также нормолипидемические крысы линии Wistar, которым в хвостовую вену в течение четырех недель вводили доксорубицин в концентрации 2 мкг/кг веса. Оценка эндотелиальной дисфункции проведена путем измерения экспрессии генов VCAM1, ICAM1, SELE, SELP, IL6, CXCL8, CCL2, CXCL1, MIF, VWF, SERPINE1, PLAU, PLAT, KLF2, KLF4, NFE2L2, NOS3, SNAI1, SNAI2, TWIST1, ZEB1, CDH5 и CDH2 в лизате эндотелиальных клеток, а также в смыве эндотелиального монослоя с нисходящей аорты крыс методом количественной полимеразной цепной реакции.

Результаты. Добавление доксорубицина в концентрации 2 мкг/мл приводило к увеличению экспрессии генов, IL6, CXCL8 и CCL2 как в клетках HCAEC, так и в клетках HITAEC, а также к снижению уровня генов PECAM и MIF и NOS3 в культурах HCAEC. Уровень мРНК генов транскрипционного фактора ZEB1 и VE-кадгерина (CDH5), а также CXCL1 был снижен по сравнению с контролем в обеих клеточных линиях. Измерение экспрессии генов в эндотелиальном лизате аорты крыс линии Wistar из экспериментальной группы относительно контроля показало выраженное повышение уровня мРНК генов Ccl2 и снижение экспрессии генов Klf2, Plau, Nos3, Cdh2, Serpine, Vwf.

Заключение. Проведенные in vitro и in vivo эксперименты с применением первичных эндотелиальных клеток коронарной и внутренней грудной артерий и нормолипидемических крыс линии Wistar показали, что воздействие доксорубицина приводит к изменению профиля генной экспрессии эндотелиальных клеток, свидетельствующему о незначительном нарушении ключевых звеньев патогенеза эндотелиальной дисфункции.

1. Alexander Y., Osto E., Schmidt-Trucksäss A., Shechter M., Trifunovic D., Duncker D.J., Aboyans V., Bäck M., Badimon L., Cosentino F., De Carlo M., Dorobantu M., Harrison D.G., Guzik T.J., Hoefer I., Morris P.D., Norata G.D., Suades R., Taddei S., Vilahur G., Waltenberger J., Weber C., Wilkinson F., Bochaton-Piallat M.L., Evans P.C. Endothelial function in cardiovascular medicine: a consensus paper of the European Society of Cardiology Working Groups on Atherosclerosis and Vascular Biology, Aorta and Peripheral Vascular Diseases, Coronary Pathophysiology and Microcirculation, and Thrombosis. Cardiovasc Res. 2021;117(1):29-42. doi: 10.1093/cvr/cvaa085.

2. Gao Y., Galis Z. S. Exploring the Role of Endothelial Cell Resilience in Cardiovascular Health and Disease. Arteriosclerosis, thrombosis, and vascular biology. 2021;41(1):179–185. doi: 10.1161/ATVBAHA.120.314346

3. Podyacheva E., Danilchuk M., Toropova Y. Molecular mechanisms of endothelial remodeling under doxorubicin treatment. Biomedicine & pharmacotherapy = Biomedecine & pharmacotherapie. 2023; 162: 114576. doi: 10.1016/j.biopha.2023.114576

4. Feng J., Wu Y. Endothelial-to-Mesenchymal Transition: Potential Target of Doxorubicin-Induced Cardiotoxicity. Am J Cardiovasc Drugs. 2023; 23: 231–246. doi: 10.1007/s40256-023-00573-w

5. Clayton Z. S., Brunt V. E., Hutton D. A., VanDongen N. S., D'Alessandro A., Reisz J. A., Ziemba B. P., Seals D. R. Doxorubicin-Induced Oxidative Stress and Endothelial Dysfunction in Conduit Arteries Is Prevented by Mitochondrial-Specific Antioxidant Treatment. JACC. CardioOncology. 2020; 2(3); 475–488. doi: 10.1016/j.jaccao.2020.06.010

6. Bosman M., Favere K., Neutel C. H. G., Jacobs G., De Meyer G. R. Y., Martinet W., Van Craenenbroeck E. M., Guns P. D. F. Doxorubicin induces arterial stiffness: A comprehensive in vivo and ex vivo evaluation of vascular toxicity in mice. Toxicology letters. 2021; 346: 23–33. doi:10.1016/j.toxlet.2021.04.015

7. He H., Wang L., Qiao Y., Zhou Q., Li H., Chen S., Yin D., Huang Q., He M. Doxorubicin Induces Endotheliotoxicity and Mitochondrial Dysfunction via ROS/eNOS/NO Pathway. Front Pharmacol. 2020;10:1531. doi: 10.3389/fphar.2019.01531.

8. Galán-Arriola C., Vílchez-Tschischke J.P., Lobo M., López G.J., de Molina-Iracheta A., Pérez-Martínez C., Villena-Gutiérrez R., Macías Á., Díaz-Rengifo I.A., Oliver E., Fuster V., Sánchez-González J., Ibanez B. Coronary microcirculation damage in anthracycline cardiotoxicity. Cardiovasc Res. 2022; 118(2):531-541. doi: 10.1093/cvr/cvab053.

9. Kutikhin A. G., Shishkova D. K., Velikanova E. A., Sinitsky M. Y., Sinitskaya A. V., Markova V. E. Endothelial dysfunction in the context of blood–brain barrier modeling. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2022; 58(3): 781-806.

10. Bosman M., Krüger D., Van Assche C., Boen H., Neutel C., Favere K., Franssen C., Martinet W., Roth L., De Meyer G. R. Y., Cillero-Pastor B., Delru, L., Heggermont W., Van Craenenbroeck E. M., Guns P. J. Doxorubicin-induced cardiovascular toxicity: a longitudinal evaluation of functional and molecular markers. Cardiovascular research. 2023; 119(15): 2579–2590. doi: 10.1093/cvr/cvad136

11. Fu H.Y., Sanada S., Matsuzaki T., Liao Y., Okuda K., Yama-to M., Tsuchida S., Araki R., Asano Y., Asanuma H., Asa-kura M., French B.A., Sakata Y., Kitakaze M., Minamino T. Chemical endoplasmic reticulum chaperone alle-viates doxorubicin-induced cardiac dysfunction. CircRes. 2016; 118: 798–809. doi:10.1161/CIRCRESAHA.115.307604?

12. Songbo M., Lang H., Xinyong C., Bin X., Ping Z., Liang S. Oxidative stress injury in doxorubicin-induced cardiotoxicity. Toxicology letters. 2019; 307:41–48. doi:10.1016/j.toxlet.2019.02.013

13. Pan J.A., Tang Y., Yu J.Y., Zhang H., Zhang J.F., Wang C.Q.,Gu J. miR-146a attenuates apoptosis and modu-lates autophagy by targeting TAF9b/P53 pathway indoxorubicin-induced cardiotoxicity. Cell Death Dis . 2019; 10:1–15. doi: 10.1038/s41419-019-19 01-x

14. Barachini S., Ghelardoni S., Varga Z. V., Mehanna R. A., Montt-Guevara M. M., Ferdinandy P., Madonna R. Antineoplastic drugs inducing cardiac and vascular toxicity–An update. Vascular Pharmacology.2023; 153: 107223. doi: 10.1016/j.vph.2023.107223

15. Crocco M., d'Annunzio G., La Valle A., Piccolo G., Chiarenza D. S., Bigatti C., Molteni M., Milanaccio C., Garrè M. L., Di Iorgi N., Maghnie M. (2021). Endothelial Dysfunction in Childhood Cancer Survivors: A Narrative Review. Life (Basel, Switzerland). 2021; 12(1): 45. doi:10.3390/life12010045

16. O'Riordan E., Chen J., Brodsky S.V., Smirnova I., Li H., Goligorsky M.S. Endothelial cell dysfunction: the syndrome in making. Kidney Int. 2005; 67(5): 1654–1658. doi:10.1111/j.1523-1755.2005.00256.x

17. Chen P.Y., Qin L., Baeyens N., Li G., Afolabi T., Budatha M., Tellides G., Schwartz M.A., Simons M. Endothelial-to-mesenchymal transition drives atherosclerosis progression. J Clin Invest. 2015; 125(12): 4514–4528. doi:10.1172/JCI82719

18. Cahill P.A., Redmond E.M. Vascular endothelium – Gatekeeper of vessel health. Atherosclerosis. 2016; 248:97–109. doi:10.1016/j.atherosclerosis.2016.03.007

19. Sinitsky M.Y., Sinitskaya A.V., Khutornaya M.V., Asanov M.A., Shishkova D.K., Poddubnyak A.O., Ponasenko A.V. Genotoxic Stress As a Trigger of Endothelial Dysfunction in Wistar Rats: a Molecular Genetic Study. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2024; 60 (2): 768-779. doi: 10.1134/S00220930240202

20. Jackson A.O., Zhang J., Jiang Z., Yin K. Endothelial-to-mesenchymal transition: A noveltherapeutic target for cardiovascular diseases. Trends Cardiovasc Med.2017; 27(6): 383–393.doi:10.1016/j.tcm.2017.03.003

21. Davies P.F., Civelek M., Fang Y., Fleming I. The atherosusceptible endothelium: endothelial phenotypes in complex haemodynamic shear stress regions in vivo. Cardiovasc Res. 2013; 99: 315–327. doi: 10.1093/cvr/cvt101