Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô hình hóa sự tiêu tán năng lượng chuyển hóa cho sự tăng trưởng khối u bị hạn chế
Tóm tắt
Sự tiêu tán năng lượng chủ yếu thể hiện kết quả không mong muốn nhưng trong các quá trình sinh hóa, nó có thể làm thay đổi các con đường sinh hóa. Tuy nhiên, điều này hiếm khi được xem xét trong tài liệu mặc dù sự tiêu tán năng lượng và sự thay đổi của nó do các biến đổi trong môi trường vi mô của tế bào có thể cải thiện các phương pháp hướng dẫn các quá trình hóa học và sinh hóa theo các hướng mong muốn hơn. Cái nhìn sâu hơn về những thay đổi trong hoạt động trao đổi chất của các tế bào khối u bị tác động bởi áp lực thẩm thấu hoặc chiếu xạ có thể cung cấp cơ hội giảm sự phát triển của khối u. Trong nghiên cứu này, các tác động của áp lực thẩm thấu và chiếu xạ lên tính hấp dẫn nhiệt động lực học của các tế bào khối u và các tác động làm giảm của chúng lên sự tiêu tán năng lượng chuyển hóa đã được điều tra và mô hình hóa. Mặc dù đã có nhiều mô hình khác nhau được áp dụng để xem xét sự tăng trưởng hạn chế của khối u, nhưng chúng chưa xem xét đến sự tiêu tán năng lượng chuyển hóa. Trong nghiên cứu này, một mô hình giả lý thuyết dưới dạng "phần tử lò xo-chậu chuyển hóa" đã được hình thành để mô tả lý thuyết về độ nhạy chuyển hóa của khối u spheroid. Mô hình tương tự này liên hệ tính hấp dẫn nhiệt động lực học của sự phát triển tế bào với sự mở rộng thể tích của khối u spheroid dưới điều kiện tải trọng đồng hướng. Sự thả lỏng của spheroid gây ra tính chất bất thường của sự tiêu tán năng lượng chuyển hóa, điều này gây ra các tác động giảm lên sự phát triển tế bào. Mô hình được đề xuất có thể được sử dụng để xác định "cấu trúc" năng lượng chuyển hóa trong bối cảnh tăng trưởng tế bào hạn chế cũng như để dự đoán liều tối ưu cho việc chữa trị ung thư nhằm điều chỉnh phương pháp điều trị lâm sàng cho mỗi người và mỗi loại ung thư.
Từ khóa
#tiêu tán năng lượng #quá trình sinh hóa #khối u #áp lực thẩm thấu #chiếu xạ #mô hình hóa chuyển hóa #lò xo-chậu chuyển hóa #phát triển tế bào khối uTài liệu tham khảo
Agutter PS, Wheatley DN (2004) Metabolic scaling: consensus or controversy?, Theor Biol Med Model 1:13
Agutter PS, Tuszunski JA (2011) Analytic theories of allometric scaling. J Exp Biol 214:1055–1062
Aledo JC, del Valle AE (2002) Glycolysis in wonderland: the importance of energy dissipation in metabolic pathways. J Chem Educ 79:1336–1339
Brücher BLDM, Jamall IS (2014) Cell-cell communication in the tumor microenvironment, carcinogenesis, and anticancer treatment. Cell Physiol Biochem 34:213–243
Cabrales LEB, Nava JJG, Aguilera AR, Joa JAG, Ciria HMC, González MM, Salas MF, Jarque MV, González TR, Mateus MAO, Brooks SCA, Palencia FS, Zamora LO, Quevedo MCC, Seringe SE, Cuitié VC, Cabrales IB, González GS (2010) Modified Gompertz equation for electrotherapy murine tumor growth kinetics: predictions and new hypotheses. BMC Cancer 10:589
Chakrabarti A, Verbridge S, Stroock AD, Fischbach C, Varner JD (2012) Multiscale models of breast cancer progression. Ann Biomed Eng 40:2488–2500
Delsanto PP, Guiot C, Degiorgis PG, Condat CA, Mansury Y, Deisboeck TS (2004) Growth model for multicellular tumor spheroids. Appl Phys Lett 85:4225–4227
Demetrius L (2003) Quantum statistics and allometric scaling of organisms. Phys A 322:477–490
Demetrius LA, Coy JF, Tuszynski JA (2010) Cancer proliferation and therapy: the Warburg effect and quantum metabolism. Theor Biol Med Model 7:2–2
Demicheli R, Foroni R, Ingrosso A, Pratesi G, Soranzo C, Tortoreto M (1989) An exponential-gomperzian description of LoVo cell tumor growth from in vivo and in vitro data. Cancer Res 49:6543–6546
Fedrigo CA, Grivicich I, Schunemann DP, Chemale IM, dos Santos D, Jacovas T, Boschetti PS, Jotz GP, Filho AB, da Rocha AB (2011) Radioresistance of human glioma spheroids and expression of HSP70, p53 and EGFr. Radiat Oncol 6:1–10
Fiaschi T, Chiarugi P (2012) Oxidative stress, tumormicroenvironment, and metabolic reprogramming: a diabolic liaison. Int J Cell Biol 2012:762825
Grimm J, LaCouture T, Croce R, Yeo I, Zhu Y, Xue J (2011) Dose tolerance limits and dose volume histogram evaluation for stereotactic body radiotherapy. J Appl Clin Med Phys 12:3368
Guiot C, Pugno N, Delsanto PP (2006) Elastomechanical model of tumor invasion. Appl Phys Lett 89:233901–233903
Kempf H, Hatzikirou H, Blecher M, Mayer-Hermann M (2013) In silico analysis of cell cycle synchronisation effects in radiotherapy of tumour spheroids. PLOS Comput Biol 9:e1003295
Milotti E, Vyshemirsky V, Sega M, Stella S, Chignola R (2013) Metabolic scaling in solid timorous. Sci Rep 3:1938
Montel F, Delarue M, Elgeti J, Vignjevic D, Cappello G, Prost J (2012) Isotropic stress reduces cell proliferation in tumor spheroids. New J Phys 14:055008
Murata R, Nishimura Y, Shibamoto Y, Hiraoka M, Abe M (1996) Changes in cell proliferative parameters of SCCVII and EMT6 murine tumors after single-dose irradiation. Jpn J Cancer Res 87:662–668
Nguyen TD, Oloyede A, Singh S, Gu Y (2016) Investigation of the effects of extracellular osmotic pressure on morphology and mechanical properties of individual chondrocyte. Cell Biochem Biophys 74:229–240
Paget S (1889) The distribution of secondary growths in cancer of the breast. Lancet 1:571–573
Pajic-Lijakovic I (2015) Micro-environmentally restricted cell growth dynamics – modeling considerations. Crit Rev Biotechnol 35:402–409
Pajic-Lijakovic I, Plavsic M, Bugarski B, Nedovic V (2007) Ca-alginate hydrogel mechanical transformations - the influence on yeast cell growth dynamics. J Biotechnol 129:446–452
Pajic-Lijakovic I, Levic S, Hadnađev M, Stevanovic-Dajic Z, Radosevic R, Nedovic V, Bugarski B (2015) Structural changes of ca-alginate beads caused by immobilized yeast cell growth. Biochem Eng J 103:32–38
Pelicano H, Martin DS, Xu RH, Huang P (2006) Glycolysis inhibition for anticancer treatment. Oncogene 25:4633–4646
Podlubny I (1999) Fractional differential equations, mathematics in science and engineering, vol 198. Academic Press, London, p 78
Szablewski L (2013) Expression of glucose transporters in cancers. Biochim Biophys Acta 1835:164–169
Voet D, Voet JG (1995) Biochemistry, 2nd edn. New York, Wiley
Wang P, Feng Y (2013) A mathematical model of tumor volume changes during radiotherapy. ScientificWorld J 2013:181070
Warburg O (1930) The metabolism of tumors. Costable, London
Zheng J (2012) Energy metabolism of cancer: glycolysis versus oxidative phosphorylation. Oncol Lett 4:1151–1157