vestimИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия медицинских наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Medical series1814-60232524-2350The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1814-6023-2023-20-1-71-81vestim-894Research ArticleКЛИНИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНАCLINICAL AND EXPERIMENTAL MEDICINEЭкспериментальная модель предопухолевых поражений слизистой оболочки ротовой полостиExperimental model of precancerous lesions of the oral mucosaКарпукН. А.KarpukN. A.

Карпук Наталья Анатольевна – канд. мед. наук, доцент

пр-т Фрунзе, 27, 210009, г. Витебск

Natalia A. Karpuk – Ph. D. (Med.), Associate Professor

27, Frunze Ave., 210009, Vitebsk

ms.karpuk@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7450-3757РубниковичС. П.RubnikovichS. P.

Рубникович Сергей Петрович – член-корреспондент, д-р мед. наук, профессор, ректор

пр. Дзержинского, 83, 220116, г. Минск

Sergey P. Rubnikovich – Corresponding Member, D. Sc. (Med.), Professor, Rector

83, Dzerzhinski Ave., 220116, Minsk

rubnikovich@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3016-1967МедведевМ. Н.MedvedevM. N.

Медведев Михаил Николаевич – канд. мед. наук, доцент

пр-т Фрунзе, 27, 210009, г. Витебск

Mikhail N. Medvedev – Ph. D. (Med.), Associate Professor

27, Frunze Ave., 210009, Vitebsk

md_mikhail68@mail.ruВитебский государственный медицинский университетVitebsk State Medical UniversityБелорусский государственный медицинский университетBelarusian State Medical University2023020320232017181Copyright © Карпук Н.А., Рубникович С.П., Медведев М.Н., 20232023Карпук Н.А., Рубникович С.П., Медведев М.Н.Karpuk N.A., Rubnikovich S.P., Medvedev M.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestimed.belnauka.by/jour/article/view/894

Предопухолевые заболевания слизистой оболочки ротовой полости (СОРП) являются актуальной проблемой общественного здравоохранения.

Целью исследования являлась разработка способа экспериментального моделирования предопухолевых поражений СОРП путем сочетанного местного воздействия на слизистую оболочку (СО) канцерогеном и механической травмой.

Исследования проводились на 210 самцах белых беспородных крыс массой 180–200 г. Животные были случайным образом разделены на 3 группы по 7 подгрупп, в каждой из которых было по 10 особей. Крысы первой группы употребляли в качестве единственного источника питьевой воды раствор 4-НХО (канцероген) в концентрации 50 мг/мл. Животным второй группы наносили аналогичный канцероген на СО нижней губы и языка 3 раза в день (в 9.00, 14.00 и 19.00) в сочетании с воздействием 3D-устройства с травмирующим элементом.

В результате выполнения работы разработан способ экспериментального моделирования предопухолевых поражений СОРП, заключающийся в сочетанном местном воздействии канцерогеном и 3D-устройством с травмирующим элементом на СО нижней губы крысы. Способ имеет следующие преимущества перед существующими моделями: развитие гиперплазии и дисплазии эпителия СО нижней губы достигается через 12 недель у 100 % животных, а в группе сравнения – у 20 % крыс (р < 0,05); отсутствие поражения канцерогеном других органов ЖКТ, на что указывает отсутствие снижения прироста живой массы тела до развития требуемых от экспериментальной модели изменений СОРП (р >< 0,05); визуально доступная локализация на СО нижней губы патологических изменений эпителия (в группе сравнения – на корне языка). Полученные результаты продемонстрировали в динамике гистопатологические изменения в слизистой оболочке – от нормального эпителия до гиперплазии, гиперкератоза и дисплазии разной степени тяжести, что характерно для предопухолевых поражений СОРП.><0,05); отсутствие поражения канцерогеном других органов ЖКТ, на что указывает отсутствие снижения прироста живой массы тела до развития требуемых от экспериментальной модели изменений СОРП (р <0,05); визуально доступная локализация на СО нижней губы патологических изменений эпителия (в группе сравнения – на корне языка).

Полученные результаты продемонстрировали в динамике гистопатологические изменения в слизистой оболочке – от нормального эпителия до гиперплазии, гиперкератоза и дисплазии разной степени тяжести, что характерно для предопухолевых поражений СОРП.

Oral mucosal cancer (OMC) is a serious public health problem. Studies were performed on 210 males of white mongrel rats weighing 180–200 g. The animals were randomly divided into 3 groups of 7 subgroups, with 10 rats in each group. The rats of the first group were included in the diet by dissolving a solution 4-NQO (carcinogen) in drinking water at a concentration of 50 mg/ml. The animals of the second group were applied by carcinogen dissolved in drinking water at a concentration of 50 mg/ml to the ОМС of the lower lip and the tongue three times a day (at 9:00, 2:00, and 7:00 pm) in combination with exposure to a 3D device with a traumatic element.

The method of experimental modeling of pre-tumor lesions of the oral mucosa was developed. It included a combined local exposure to the solution 4-NQO and the 3D device with a traumatic element on the rat lower lip OMC. It has the following advantages over the existing models: the development of hyperplasia and dysplasia of lower lip ОМС epithelium is achieved after 12 weeks in 100 % of animals, and in the comparison group – in 20 % of rats (р 

< 0.05); no carcinogen affection of other gastrointestinal organs, as indicated by no reduction of live body weight gain before the development of ОМС changes required from the experimental model (р >< 0.05); visually accessible localization of pathological epithelial changes on the lower lip ОМС, and in the comparison group on the tongue root.>

экспериментальная модельпредопухолевые пораженияслизистая оболочка ротовой полостиканцерогенexperimental modelprecancerous lesionsoral mucosacarcinogenReferencesWarnakulasuriya, S. Oral cancer screening: past, present, and future / S. Warnakulasuriya, A. R. Kerr // J. Dent. Res. – 2021. – Vol. 100, N 12. – P. 1313–1320. https://doi.org/10.1177/00220345211014795Warnakulasuriya S., Kerr A. R. Oral cancer screening: past, present, and future. Journal of Dental Research, 2021, vol. 100, no. 12, pp. 1313–1320. https://doi.org/10.1177/00220345211014795Experimental tongue carcinoma of rats induced by oral administration of 4-nitroquinoline 1-oxide (4NQO) in drinking water / M. Ohne [et al.] // Oral Surg. Oral Med. Oral Pathol. – 1985. – Vol. 59, N 6. – P. 600–607. https://doi.org/10.1016/0030- 4220(85)90189-6Ohne M., Satoh T., Yamada S., Takai H. Experimental tongue carcinoma of rats induced by oral administration of 4-nitroquinoline 1-oxide (4NQO) in drinking water. Oral Surgery, Oral Medicine, Oral Pathology, 1985, vol. 59, no. 6, pp. 600–607. https://doi.org/10.1016/0030-4220(85)90189-6Comparison of integrated genotoxicity endpoints in rats after acute and subchronic oral doses of 4-nitroquinoline1-oxide / D. J. Roberts [et al.] // Environ. Mol. Mutagen. – 2016. – Vol. 57, N 1. – P. 17–27. https://doi.org/10.1002/em.21981Roberts D. J., McKeon M., Xu Y., Stankowski L. F. Jr. Comparison of integrated genotoxicity endpoints in rats after acute and subchronic oral doses of 4-nitroquinoline-1-oxide. Environmental and Molecular Mutagenesis, 2016, vol. 57, no. 1, pp. 17–27. https://doi.org/10.1002/em.21981Histomorphologic and morphometric changes in minor salivary glands of the rat tongue during 4-nitroquinoline 1-oxide-induced carcinogenesis / M. Vered [et al.] // Oral Oncol. – 2003. – Vol. 39, N 5. – P. 491–496. https://doi.org/10.1016/s1368- 8375(03)00011-3Vered M., Daniel N., Hirshberg A., Dayan D. Histomorphologic and morphometric changes in minor salivary glands of the rat tongue during 4-nitroquinoline 1-oxide-induced carcinogenesis. Oral Oncology, 2003, vol. 39, no. 5, pp. 491–496. https://doi.org/10.1016/s1368-8375(03)00011-3Иммуногистохимическая оценка изменений в тканях пародонта у экспериментальных животных с остеопорозом костного скелета / С. В. Сирак [и др.] // Мед. вестн. Север. Кавказа. – 2019. – Т. 14, № 4. – С. 681–685.Sirak S. V., Rubnikovich S. P., Shchetinin E. V., Perikova M. G., Petrosyan G. G., Bykova N. I., Kobylkina T. L., Didenko M. O. Immunohistochemical evaluation of changes in periodontal tissues in experimental animals with bone skeleton osteoporosis. Meditsinskii vestnik Severnogo Kavkaza = Medical News of North Caucasus, 2019, vol. 14, no. 4, pp. 681–685 (in Russian).Genetic polymorphisms of drug-metabolizing enzymes and susceptibility to oral cavity cancer / M. Hahn [et al.] // Oral Oncol. – 2002. – Vol. 38, N 5. – P. 486–490. https://doi.org/10.1016/s1368-8375(01)00086-0Hahn M., Hagedorn G., Kuhlisch E., Schackert H. K., Edkelt U. Genetic polymorphisms of drug-metabolizing enzymes and susceptibility to oral cavity cancer. Oral Oncology, 2002, vol. 38, no. 5, pp. 486–490. https://doi.org/10.1016/s1368- 8375(01)00086-0Способ моделирования экспериментального язвенного поражения слизистой оболочки рта : пат. BY 21020 / И. С. Кармалькова [и др.]. – Опубл. 30.04.2017.Karmalkova I. S., Kazeko L. A., Yudina O. A., Mostovnikov A. V. Method for modeling experimental ulcerative lesions of the oral mucosa: patent. Publ. 30.04.2017 (in Russian).Изучение корреляционной связи между клиническими проявлениями воспалительных заболеваний пародонта и микробиомом пародонтопатогенной микрофлоры у молодых представителей смешанной популяции Европейского региона / Е. А. Тихомирова [и др.] // Вес. Нац. акад. наук Беларуси. Сер. мед. наук. – 2021. – Т. 18, № 4. – С. 433–444.Tikhomirova E. A., Zudina I. V., Slazhneva E. S., Orekhova L. Yu., Denisova Yu. L., Rubnikovich S. P., Loboda E. S., Atrushkevich V. G. Study of the correlation between the clinical manifestations of the inflammatory periodontal diseases and the microbiome of periodontal pathogenic microflora in young representatives of a mixed population of the European region. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seriya meditsinskikh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Medical series, 2021, vol. 18, no. 4, pp. 433–444 (in Russian).Влияние местного УФ-облучения на течение экспериментального язвенного стоматита / П. Т. Максименко [и др.] // Терапевтическая стоматология : респ. межвед. сб. / Науч. мед. о-во стоматологов УССР. – Киев, 1982. – Вып. 17. – С. 89–94.Maksimenko P. T., Skripnikova T. P., Kindii D. E., Pavlyuchenko V. F. Influence of local UV irradiation on the course of experimental ulcerative stomatitis. Terapevticheskaya stomatologiya: respublikanskii mezhvedomstvennyi sbornik. Vypusk 17 [Therapeutic dentistry: republican interdepartmental collection. Iss. 17]. Kiev, 1982, pp. 89–94 (in Russian).Distinct TRPV1- and TRPA1-based mechanisms underlying enhancement of oral ulcerative mucositis-induced pain by 5-fluorouracil / K. Yamaguchi [et al.] // Pain. – 2016. – Vol. 157, N 5. – Р. 1004–1020. https://doi.org/10.1097/j.pain. 0000000000000498Yamaguchi K., Ono K., Hitomi S., Ito M., Nodai T., Goto T. [et al.]. Distinct TRPV1- and TRPA1-based mechanisms underlying enhancement of oral ulcerative mucositis-induced pain by 5-fluorouracil. Pain, 2016, vol. 157, no. 5, pp. 1004– 1020. https://doi.org/10.1097/j.pain.0000000000000498European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and Other Scientific Purposes [Electronic resource] // Council of Europe: Strasbourg. – 51 p. – Mode of access: https://rm.coe.int/168007a67b. – Date of access: 04.09.2022.European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and Other Scientific Purposes. Council of Europe, Strasbourg. 51 p. Available at: https://rm.coe.int/168007a67b (accessed 04.09.2022).The effect of magnetophototherapy on morphological changes of tissues of pathologically changed periodontium / S. P. Rubnikovich [et al.] // Med. News North Caucasus. – 2017. – Vol. 12, N 3. – P. 303–307. https://doi.org/10.14300/mnnc. 2017.12095Rubnikovich S. P., Maizet A. I., DenisovaYu. L., Kopylova I. A., Avanesyan R. A. The effect of magnetophototherapy on morphological changes of tissues of pathologically changed periodontium. Medical News of North Caucasus, 2017, vol. 12, no. 3, pp. 303–307. https://doi.org/10.14300/mnnc.2017.12095Морфологические изменения в тканях периодонта лабораторных животных при применении мезенхимальных стволовых клеток / С. П. Рубникович [и др.] // Вес. Нац. акад. наук Беларуси. Сер. мед. наук. – 2021. – Т. 17, № 4. – С. 441–451.Rubnikovich S. P., Sirak S. V., Denisova Y. L., Andreeva V. A., Kuzmenko I. S., Khomich I. S., Volotovsky I. D. Morphological changes in periodontal tissues in laboratory animals using mesenchymal stem cells. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seriya meditsinskikh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Medical series, 2021, vol. 17, no. 4, pp. 444–451 (in Russian).Санитарные правила и нормы 2.1.2.12-18-2006 «Устройство, оборудование и содержание экспериментальнобиологических клиник (вивариев)» [Электронный ресурс] : постановление от 31.10.2006 г., № 131. – Режим доступа: https://www.vsmu.by/downloads/vivary/viv_SanPin %202.1.2.12.pdf. – Дата доступа: 03.09.2022.Sanitary rules and norms 2.1.2.12-18-2006 “Arrangement, equipment and maintenance of experimental biological clinics (vivariums)”: resolution of 10.31.2006, No 131. Available at: https://www.vsmu.by/downloads/vivary/viv_SanPin %20 2.1.2.12.pdf (accessed 03.09.2022) (in Russian).Application of cytology and molecular biology in diagnosing premalignant or malignant oral lesions / R. Mehrotra [et al.] // Mol. Cancer. – 2006. – Vol. 5. – Art. 11. https://doi.org/10.1186/1476-4598-11-57Mehrotra R., Gupta A., Singh M., Ibrahim R. Application of cytology and molecular biology in diagnosing premalignant or malignant oral lesions. Molecular Cancer, 2006, vol. 5, art. 11. https://doi.org/10.1186/1476-4598-11-57Экспериментальное обоснование применения мезенхимальных стволовых клеток для восстановления тканей периодонта / Ю. Л. Денисова [и др.] // Мед. вестн. Север. Кавказа. – 2020. – Т. 15, № 3. – С. 333–337.Denisova, Yu. L., Sirak S. V., Rubnikovich S. P., Andreeva V. A., Kuz’menko E. V., Khomich I. S., Volotovskii I. D., Vladimirskaya T. E. Experimental substantiation of mesenchymal stem cell application for the restoration of periodontal tissue. Meditsinskii vestnik Severnogo Kavkaza = Medical News of North Caucasus, 2020, vol. 15, no. 3, pp. 333–337 (in Russian).Evaluation of exfoliative cytology in the diagnosis of oral premalignant and malignant lesions: A cytomorphometric analysis / R. Verma [et al.] // Dent. Res. J. (Isfahan). – 2015. – Vol. 12, N 1. – P. 83–88. https://doi.org/10.4103/1735-3327.150339Verma R., Singh A., Badni M., Chandra A., Gupta S., Verma R. Evaluation of exfoliative cytology in the diagnosis of oral premalignant and malignant lesions: A cytomorphometric analysis. Dental Research Journal (Isfahan), 2015, vol. 12, no. 1, pp. 83–88. https://doi.org/10.4103/1735-3327.150339Chemopreventive efficacy of all-trans-retinoic acid in biodegradable microspheres against epithelial cancers: Results in a 4-nitroquinoline 1-oxide-induced oral carcinogenesis model / Y. Choi [et al.] // Int. J. Pharmaceutics. – 2006. – Vol. 320, N 1–2. – P. 45–52. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2006.04.003Choi Y., Kim S.Y., Park K., Yang J., Cho K.-J., Kwon H. J., Byun Y. Chemopreventive efficacy of all-trans-retinoic acid in biodegradable microspheres against epithelial cancers: Results in a 4-nitroquinoline 1-oxide-induced oral carcinogenesis model. International Journal of Pharmaceutics, 2006, vol. 320, no. 1–2, pp. 45–52. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm. 2006.04.003Ribeiro, D. A. Gingival Changes in Wistar Rats after Oral Treatment with 4-Nitroquinoline 1-Oxide / D. A. Ribeiro, D. M. F. Salvadori // Eur. J. Dentistry. – 2007. – Vol. 1, N 3. – P. 152–157.Ribeiro D. A., Salvadori D. M. F. Gingival Changes in Wistar Rats after Oral Treatment with 4-Nitroquinoline 1-Oxide. European Journal of Dentistry, 2007, vol. 1, no. 3, pp. 152–157.Alleviative role of rutin against 4-nitroquinoline-1-oxide (4-NQO) provoked oral squamous cell carcinoma in experimental animal model / P. Thandavamoorthy [et al.] // J. Pharm. Res. – 2014. – Vol. 8, N 7. – Р. 899–906.Thandavamoorthy P. Alleviative role of rutin against 4-nitroquinoline-1-oxide (4-NQO) provoked oral squamous cell carcinoma in experimental animal model. Journal of Pharmacy Research, 2014, vol. 8, no. 7, рp. 899–906.Niwa, S. Alteration of pRb expression in the development of rat tongue carcinoma induced by 4-NQO / S. Niwa, S. Ueno, R. Shirasu // Oral Oncol. – 2001. – Vol. 37, N 7. – P. 579–585. https://doi.org/10.1016/s1368-8375(00)00141-xNiwa S., Ueno S., Shirasu R. Alteration of pRb expression in the development of rat tongue carcinoma induced by 4-NQO. Oral Oncology, 2001, vol. 37, no. 7, pp. 579–585. https://doi.org/10.1016/s1368-8375(00)00141-xKanojia, D. 4-Nitroquinoline-1-oxide induced experimental oral carcinogenesis / D. Kanojia, M. M. Vaidya // Oral Oncol. – 2006. – Vol. 42, N 7. – P. 655–667. https://doi.org/10.1016/j.oraloncology.2005.10.013Kanojia D., Vaidya M. M. 4-Nitroquinoline-1-oxide induced experimental oral carcinogenesis. Oral Oncology, 2006, vol. 42, no. 7, pp. 655–667. https://doi.org/10.1016/j.oraloncology.2005.10.013

The authors declare that there are no conflicts of interest present.