Kinetics of glycerol-induced molecular diffusion in the normal and cancerous ovarian tissues

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Background and Objectives. There is a global trend towards an increase in the number of patients diagnosed with ovarian cancer during their reproductive years. One of the current clinical technologies is the technology of cryopreservation of removed healthy ovaries in order to preserve fertility and their subsequent transplantation after treatment for cancer of other organs. Glycerol is often used as a non-penetrating agent in freezing to improve follicle survival. Materials and Methods. The work examined the ovaries of cats with diagnoses confirmed by histological studies: follicular phase, luteal phase, serous carcinoma, leimyosarcoma. Diffuse reflectance spectroscopy was used to determine the kinetic parameters of dehydration and optical properties of tissues upon interaction with glycerol. Based on the change in mass over a long period of time, the diffusion coefficient of glycerol in the samples was determined. Results. The effective diffusion coefficient of interstitial water in cat ovarian tissue has been measured: D = (2.6 ± 0.4)·10−6 cm2/s (follicular phase), D = (3.3 ± 0.4)·10−6 cm2/s (luteal phase), D = (3.0 ± 0.3)·10−6 cm2/s (leiomyosarcoma), and D = (1.6 ± 0.2)·10−6 cm2/s (serous carcinoma), which is initiated within 1.5–2 hours of interaction. Diffusion of glycerol occurs over a long period of time, about 400 hours, and for the samples under study is: D = (8.3 ± 2.5)·10−8 cm2/s (follicular phase), D = (5.6 ± 1.7)·10−8 cm2/s (luteal phase), D = (2.2 ± 0.2)·10−8 cm2/s (leiomyosarcoma), and D = (1.1 ± 0.4)·10−7 cm2/s (serous carcinoma). Conclusion. The established perfusion-kinetic parameters of glycerol/interstitial water for the studied samples can be used in clinical practice in the preparation of ovarian tissue for transplantation (cryopreservation), in the transmembrane transfer of drugs, the development of new reproductive technologies, etc.

Sobre autores

Alexey Selifonov

Education and Research Institute of Nanostructures and Biosystems, Saratov State University; Saratov State University

Email: peshka029@gmail.com
83 Astrakhanskaya St., Saratov 410012, Russia

Andrey Zakharevich

Saratov State University

Email: lab-15@mail.ru
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

Andrey Rykhlov

Clinic “Veterinary Hospital”, Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering named after N. I. Vavilov

Email: rychlov.andrej@yandex.com
ORCID ID: 0000-0003-1194-9548
220, Bolshaya Sadovaya St., Saratov 410012, Russia

Valery Tuchin

Saratov State University

Autor responsável pela correspondência
Email: tuchinvv@mail.ru
ORCID ID: 0000-0001-7479-2694
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

Bibliografia

  1. Sumanasekera W., Beckmann T., Fuller L., Castle M., Huff M. Epidemiology of Ovarian Cancer: Risk Factors and Prevention. Biomed. J. Sci. & Tech. Res., 2018, vol. 11, no. 2, рр. 8405–8417. https://doi.org/10.26717/BJSTR.2018.11.002076
  2. Laguerre M. D., Arkerson B. J., Robinson M. A., Moawad N. S. Outcomes of laparoscopic management of chronic pelvic pain and endometriosis. J. Obstet. Gynecol., 2022, vol. 42, рр. 146–152. https://doi.org/10.1080/01443615.2021.1882967
  3. Tuchin V. V. Optical Clearing of Tissues and Blood. Bellingham, WA, USA, SPIE Press, 2006. 408 р.
  4. Tuchin V. V., Zhu D., Genina E. A. Handbook of Tissue Optical Clearing: New Prospects in Optical Imaging. Boca Raton, FL, USA, CRC Press, 2022. 410 р.
  5. Tuchina D. K., Meerovich I. G., Sindeeva O. A., Zherdeva V. V., Savitsky A. P., Bogdanov A. A. Jr., Tuchin V. V. Magnetic resonance contrast agents in optical clearing: Prospects for multimodal tissue imaging. J. Biophotonics, 2020, vol. 13, article no. e201960249. https://doi.org/10.1002/jbio.201960249
  6. Kazachkina N. I., Zherdeva V. V., Meerovich I. G., Saydasheva A. N., Solovyev I. D., Tuchina D. K., Savitsky A. P., Tuchin V. V., Bogdanov A. A. MR and fluorescence imaging of gadobutrol-induced optical clearing of red fluorescent protein signal in an in vivo cancer model. NMR in Biomedicine, 2022, vol. 35, no. 7, article no. e4708. https://doi.org/10.1002/nbm.4708
  7. Silva H. F., Martins I. S., Bogdanov A. A. Jr., Tuchin V. V., Oliveira L. M. Characterization of optical clearing mechanisms in muscle during treatment with glycerol and gadobutrol solutions. J. Biophotonics, 2023, vol. 16, no. 1, article no. e202200205. https://doi.org/10.1002/jbio.202200205
  8. Wang T., Brewer M., Zhu Q. An overview of optical coherence tomography for ovarian tissue imaging and characterization. Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol., 2015, vol. 7, no. 1, рр. 1–16. https://doi.org/10.1002/wnan.1306
  9. Hariri L. P., Bonnema G. T., Schmidt K., Winkler A. M., Korde V., Hatch K. D., Davis J. R., Brewer M. A., Barton J. K. Laparoscopic optical coherence tomography imaging of human ovarian cancer. Gynecol. Oncol., 2009, vol. 114, no. 2, рр. 188–194. https://doi.org/10.1016/j.ygyno.2009.05.014
  10. Sreyankar N., Melinda S., Quing Zh. Classification and analysis of human ovarian tissue using full field opti[1]cal coherence tomography. Biomedical Optics Express, 2016, vol. 7, no. 1, article no. 5182. https://doi.org/10.1364/BOE.7.005182
  11. Schwartz D., Sawyer T. W., Thurston N. Ovarian cancer detection using optical coherence tomography and convolutional neural networks. Neural Comput & Applic., 2022, vol. 34, рр. 8977–8987. https://doi.org/10.1007/s00521-022-06920-3
  12. Yang Y., Li X., Wang T., Kumavor P. D., Aguirre A., Shung K. K., Zhou Q., Sanders M., Brewer M., Zhu Q. Integrated optical coherence tomography, ultrasound and photoacoustic imaging for ovarian tissue characterization. Biomed. Opt. Express, 2011, vol. 9, no. 2, рр. 2551–2561. https://doi.org/10.1364/BO E.2.002551.
  13. Del-Pozo-Lerida S., Salvador C., Martínez-Soler F., Tortosa A., Perucho M., Gimenez-Bonaf P. Preservation of fertility in patients with cancer (Review). Oncol. Rep., 2019, vol. 41, рр. 2607–2614. https://doi.org/10.3892/or.2019.7063
  14. Santos M. L., Pais A. S. Almeida Santos T. Fertility preservation in ovarian cancer patients. Gynecol. Endocrinol., 2021, vol. 37, рр. 483–489.
  15. Del Valle L., Corchon S., Palop J., Rubio J. M., Celda L. The experience of female oncological patients and fertility preservation: A phenomenology study. Eur. J. Cancer Care, 2022, vol. 31, article no. e13757. https://doi.org/10.1111/ecc.13757
  16. Lee S., Ozkavukcu S., Ku S. Y. Current and Future Perspectives for Improving Ovarian Tissue Cryopreservation and Transplantation Outcomes for Cancer Patients. Reprod. Sci., 2021, vol. 28, рр. 1746–1758. https://doi.org/10.1007/s43032-021-00517-2
  17. Selifonov A. A., Rykhlov A. S., Tuchin V. V. Ex vivo study of the kinetics of ovarian tissue optical properties under the influence of 40%-glucose. Izvestiya of Saratov University. Physics, 2023, vol. 23, iss. 2, pp. 120–127. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2023-23-2-120-127
  18. Genina E. A., Bashkatov A. N., Korobko A. A., Zubkova E. A., Tuchin V. V., Yaroslavsky I. V., Altshuler G. B. Optical clearing of human skin: Comparative study of permeability and dehydration of intact and photothermally perforated skin. J. Biomed. Opt., 2008, vol. 13, no. 2, рр. 021102–021108. https://doi.org/10.1117/1.2899149
  19. Tuchina D. K., Bashkatov A. N., Genina E. A., Tuchin V. V. The effect of immersion agents on the weight and geometric parameters of myocardial tissue in vitro. Biofizika, 2018, vol. 63, no. 5, pp. 989–996. https://doi.org/10.1134/s0006350918050238
  20. Selifonov A. A., Rykhlov A. S., Tuchin V. V. The Glycerol-Induced Perfusion-Kinetics of the Cat Ovaries in the Follicular and Luteal Phases of the Cycle. Diagnostics, 2023, vol. 13, no. 3, рр. 490. https://doi.org/10.3390/diagnostics13030490
  21. Carneiro I., Carvalho S., Henrique R. A., Selifonov A., Oliveira L., Tuchin V. V. Enhanced Ultraviolet Spectroscopy by Optical Clearing for Biomedical Applications. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 2021, vol. 27, pp. 1–8. https://doi.org/10.1109/jstqe.2020.3012350
  22. Carneiro I., Carvalho S., Henrique R., Oliveira L., Tuchin V. V. A robust ex vivo method to evaluate the diffusion properties of agents in biological tissues. J. Biophotonics, 2019, vol. 12, e201800333. https://doi.org/10.1002/jbio.201800333
  23. Oliveira L. R., Ferreira R. M., Pinheiro M. R., Silva H. F., Tuchin V. V., Oliveira L. M. Broadband spectral verification of optical clearing reversibility in lung tissue. J. Biophotonics, 2022, vol. 16, no. 1, e202200185. https://doi.org/10.1002/jbio.202200185
  24. Han J., Sydykov B., Yang H., Sieme H., Oldenhof H., Wolkers W. F. Spectroscopic monitoring of transport processes during loading of ovarian tissue with cryoprotective solutions. Sci. Rep., 2019, vol. 9. no. 1, рр. 15577. https://doi.org/10.1038/s41598-019-51903-5
  25. Lotz J., Içli S., Liu D., Caliskan S., Sieme H., Wolkers W. F., Oldenhof H. Transport processes in equine oocytes and ovarian tissue during loading with cryoprotective solutions. Biochim. Biophys. Acta. Gen. Subj., 2021, vol. 1865, article no. 129797. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2020.129797
  26. D’Errico G., Ortona О., Capuano F., Vitagliano V. Diffusion Coefficients for the Binary System Glycerol + Water at 25 °C. A Velocity Correlation Study. J. Chem. Eng., 2004, vol. 49, no. 6, рр. 1665–1670. https://doi.org/10.1021/je049917u

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

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».