Characteristics of proliferation and apoptosis of hepatocytes after administration of ascorbic acid in a model of radiation hepatitis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Radiation hepatitis with the development of radiation-induced acute liver failure is considered one of the most serious complications of radiotherapy for malignant neoplasms of the liver, abdominal organs, or whole body irradiation. However, the exact mechanisms of radiation-induced liver cell death have not been fully elucidated, and therefore the study of changes in the proliferative-apoptotic ratio in liver structures remains relevant, and pre-irradiation administration of ascorbic acid can potentially protect them from the effects of electron irradiation.

AIM: Assessment of proliferation and apoptosis of hepatocytes after administration of ascorbic acid in a model of radiation hepatitis.

MATERIALS AND METHODS: Wistar rats (Rattus Wistar; n=40) were divided into four experimental groups: I — control (n=10); II (n=10) — fractional irradiation with electrons in a total irradiation dose of 30 Gy; III (n=10) — administration of ascorbic acid before electron irradiation; IV (n=10) — administration of ascorbic acid. Animals of all groups were removed from the experiment a week after the last fraction. Morphological and immunohistochemical (with antibodies to Ki-67 and caspase-3) studies were carried out.

RESULTS: A week after electron irradiation, a sharp decrease in the proportion of Ki-67-positive hepatocytes in combination with an increase in immunolabeling with antibodies to caspase-3 was observed in group II. During the administration of ascorbic acid in group III, less pronounced depth and range of liver damage was noted, confirmed by morphological and immunohistochemical methods (less pronounced decrease in the level of Ki-67 expression and an increase in the proportion of caspase-positive hepatocytes compared to the control) methods.

CONCLUSIONS: An immunohistochemical study of proliferation and apoptosis of hepatocytes revealed that a week after fractional electron irradiation in total irradiation dose 30 Gy, there is a decrease in mitotic activity and an increase in cell death, and pre-irradiation administration of ascorbic acid helped level out the detected changes, which indicates its protective effect.

About the authors

Grigory A. Demyashkin

National Medical Research Radiological Centre; Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba; I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Author for correspondence.
Email: dr.dga@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8447-2600
SPIN-code: 5157-0177

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

Dmitry A. Atyakshin

Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba

Email: atyakshin-da@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-8347-4556
SPIN-code: 3830-8152
Russian Federation, Moscow

Vladislav A. Yakimenko

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: Yavladislav87@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2308-6313
SPIN-code: 3572-7563
Russian Federation, Moscow

Dali I. Ugurchieva

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: daliyagurchieva@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-7308-8450
Russian Federation, Moscow

Matvey A. Vadyukhin

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: vma20@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6235-1020
SPIN-code: 9485-7722
Russian Federation, Moscow

Alikhan A. Abuev

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: abuevv_06@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-9557-4909
Russian Federation, Moscow

References

  1. Zhu W, Zhang X, Yu M, et al. Radiation-induced liver injury and hepatocyte senescence. Cell Death Discov. 2021;7(1):244. doi: 10.1038/s41420-021-00634-6
  2. Yang W, Shao L, Zhu S, et al. Transient inhibition of mTORC1 signaling ameliorates irradiation-induced liver damage. Front Physiol. 2019;10:228. doi: 10.3389/fphys.2019.00228
  3. Abdel-Aziz N, Haroun RA, Mohamed HE. Low-dose gamma radiation modulates liver and testis tissues response to acute whole body irradiation. Dose Response. 2022;20(2):15593258221092365. doi: 10.1177/15593258221092365
  4. Gridley DS, Freeman TL, Makinde AY, et al. Comparison of proton and electron radiation effects on biological responses in liver, spleen and blood. Int J Radiat Biol. 2011;87(12):1173–1181. doi: 10.3109/09553002.2011.624393
  5. Wang L, Liu Y, Rong W. The role of intraoperative electron radiotherapy in centrally located hepatocellular carcinomas treated with narrow-margin (<1 cm) hepatectomy: a prospective, phase 2 study. Hepatobiliary Surg Nutr. 2022;11(4):515–529. doi: 10.21037/hbsn-21-223
  6. 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
  7. Attia AA, Hamad HA, Fawzy MA, Saleh SR. 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. Gęgotek A, Skrzydlewska E. Antioxidative and anti-inflammatory activity of ascorbic acid. Antioxidants (Basel). 2022;11(10):1993. doi: 10.3390/antiox11101993
  9. Salama YA, El-Karef A, El Gayyar AM, Abdel-Rahman N. Beyond its antioxidant properties: quercetin targets multiple signalling pathways in hepatocellular carcinoma in rats. Life Sci. 2019;236:116933. doi: 10.1016/j.lfs.2019.116933
  10. Jiao Y, Cao F, Liu H. Radiation-induced cell death and its mechanisms. Health Phys. 2022;123(5):376–386. doi: 10.1097/HP.0000000000001601
  11. Cao X, Wen P, Fu Y, et al. Radiation induces apoptosis primarily through the intrinsic pathway in mammalian cells. Cell Signal. 2019;62:109337. doi: 10.1016/j.cellsig.2019.06.002
  12. Gary AS, Rochette PJ. Apoptosis, the only cell death pathway that can be measured in human diploid dermal fibroblasts following lethal UVB irradiation. Sci Rep. 2020;10(1):18946. doi: 10.1038/s41598-020-75873-1
  13. Knodell RG, Ishak KG, Black WC, et al. 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
  14. Xiao L, Zhang H, Yang X. Role of phosphatidylinositol 3-kinase signaling pathway in radiation-induced liver injury. Kaohsiung J Med Sci. 2020;36(12):990–997. doi: 10.1002/kjm2.12279
  15. Zhou YJ, Tang Y, Liu SJ, et al. Radiation-induced liver disease: beyond DNA damage. Cell Cycle. 2023;22(5):506–526. doi: 10.1080/15384101.2022.2131163
  16. Ji Q, Fu S, Zuo H, et al. ACSL4 is essential for radiation-induced intestinal injury by initiating ferroptosis. Cell Death Discov. 2022;8(1):332. doi: 10.1038/s41420-022-01127-w
  17. Averbeck D, Rodriguez-Lafrasse C. Role of mitochondria in radiation responses: epigenetic, metabolic, and signaling impacts. Int J Mol Sci. 2021;22(20):11047. doi: 10.3390/ijms222011047
  18. Nakajima T, Ninomiya Y, Nenoi M. Radiation-induced reactions in the liver — modulation of radiation effects by lifestyle-related factors. Int J Mol Sci. 2018;19(12):3855. doi: 10.3390/ijms19123855
  19. Li T, Cao Y, Li B, Dai R. The biological effects of radiation-induced liver damage and its natural protective medicine. Prog Biophys Mol Biol. 2021;167:87–95. doi: 10.1016/j.pbiomolbio.2021.06.012
  20. Smith TA, Kirkpatrick DR, Smith S. Radioprotective agents to prevent cellular damage due to ionizing radiation. J Transl Med. 2017;15(1):232. doi: 10.1186/s12967-017-1338-x

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Liver of control and experimental groups: top row — hematoxylin and eosin (H&E) staining, ×400; middle row — immunohistochemical picture with antibodies to Ki-67, ×400; bottom row — immunohistochemical picture with antibodies to caspase-3 (Cas-3), ×400. AA — ascorbic acid. Line — 50 µm. Asterisk indicates central vein, arrow indicates immunostained hepatocytes

Download (2MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Proliferation and apoptosis of hepatocytes in the control and experimental groups according to the results of immunohistochemistry with antibodies to Ki-67 and caspase-3. Data are presented as means (range); * statistically significant differences compared to the control in the “Irradiation” and “Irradiation + AA” groups; p <0.05. АА — ascorbic acid

Download (1MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

License URL: https://eco-vector.com/for_authors.php#07

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».