Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Selifonov A. A., Zakharevich A. M., Rykhlov A. S., Tuchin V. V. Kinetics of glycerol-induced molecular diffusion in the normal and cancerous ovarian tissues [Селифонов А. А., Захаревич А. М., Рыхлов А. С., Тучин В. В. Кинетика индуцированной глицерином молекулярной диффузии в нормальных и раковых тканях яичников] // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2024. Т. 24, вып. 2. С. 161-170. DOI: 10.18500/1817-3020-2024-24-2-161-170, EDN: MYMUHS

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
28.06.2024
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 126)
Язык публикации: 
английский
Рубрика: 
Биофизика и медицинская физика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
535.341.08:535.346.1
DOI: 
10.18500/1817-3020-2024-24-2-161-170
EDN: 
MYMUHS

Kinetics of glycerol-induced molecular diffusion in the normal and cancerous ovarian tissues
[Кинетика индуцированной глицерином молекулярной диффузии в нормальных и раковых тканях яичников]

Авторы: 
Селифонов Алексей Андреевич, Образовательно-научный институт наноструктур и биосистем, Саратовский национальный исследовательский государственный университет
Захаревич Андрей Михайлович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Рыхлов Андрей Сергеевич, Клиника «Ветеринарная больница», Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии им. Н. И. Вавилова
Тучин Валерий Викторович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Предыстория и цели. Существует глобальная тенденция к увеличению числа пациентов с диагнозом рак яичников в течение их репродуктивного возраста. Одной из нынешних клинических технологий является технология криоконсервации удаленных здоровых яичников, чтобы сохранить фертильность и их последующую трансплантацию после лечения рака других органов. Глицерин часто используется в качестве непроникающего агента при замораживании органов для улучшения выживаемости фолликулов. Материалы и методы. В работе изучались яичники кошек с диагнозами, подтвержденными гистологическими исследованиями: фолликулярная фаза, лютеиновая фаза, серозная карцинома, леймиосаркома. Диффузная спектроскопия отражения использовалась для определения кинетических параметров дегидратации и оптических свойств тканей при взаимодействии с глицерином. По изменению массы в течение длительного времени определяли коэффициент диффузии глицерина в образцах. Полученные результаты. Был измерен эффективный коэффициент диффузии интерстициальной воды для яичников кошек: D = (2.6 ± 0.4)·10−6 см2/с (фолликулярная фаза), D = (3.3 ± 0.4)·10−6 см2/с (лютеиновая фаза), D = (3.0 ± 0.3)·10−6 см2/с (лейомиосаркома), D = (1.6 ± 0.2)·10−6 см2/с (серозная карцинома), который инициируется через 1.5–2 часа после взаимодействия образцов с глицерином. Диффузия глицерина происходит в течение длительного периода времени, около 400 часов, и для исследуемых образцов составляет: D = (8.3 ± 2.5)·10−8 см2/с (фолликулярная фаза), D = (5.6 ± 1.7)·10−8 см2/с (лютеиновая фаза), D = (2.2 ± 0.2)·10−​8 см2/с (леймиосаркома) и D = (1.1 ± 0.4)·10−7 см2/с (серозная карцинома). Выводы. Установленные перфузионно-кинетические свойства глицерина/интерстициальной воды для изучаемых образцов могут использоваться в клинической практике при приготовлении ткани яичников для трансплантации (криоконсервации), при трансмембранном переносе лекарств, развитии новых репродуктивных технологий и т. д.

Ключевые слова: 
ткани яичников
фолликулярная фаза
лютеиновая фаза
серозная карцинома
леймиосаркома
глицерин
интерстициальная вода
спектры диффузного отражения
коэффициент диффузии
Благодарности: 
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 22-75-00021).
Список источников: 
  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
Поступила в редакцию: 
31.03.2024
Принята к публикации: 
29.04.2024
Опубликована: 
28.06.2024
  • 324 просмотра